(57)【要約】  分析試験装置（ｉ）は、２組以上のエミッタ（２、３、９８、１０１）を含み、各組のエミッタ（２、３、９８、１０１）は、対応する波長付近の範囲内の光を放出するように構成される１又はそれ以上の発光体（２、３、９８、１０１）を含む。各組の発光体（２、３、９８、１０１）は、独立して照明可能であるように構成されている。試験装置（１）はまた、各組のエミッタ（２、３、９８、１０１）からの光が試料受容部（８）を含む光路（７）を介して光検出器（４）に到達するように配列された１又はそれ以上の光検出器（４）を含む。エミッタ（２、３、９８、１０１）及び光検出器（４）は、光路（７）の試料受容部（８）において、各組のエミッタ（２、３、９８、１０１）によって生成された正規化空間強度プロファイルが他の各組のエミッタ（２、３、９８、１０１）によって生成された正規化空間強度プロファイルと実質的に等しいように構成される。試験装置（１）はまた、第１の端部（４３）、第２の端部（４＄）、及び液体試料受容領域（４２）を含む液体輸送経路（４１）を含む。液体輸送経路（４１）は、液体試料受容領域（４２）に受容された液体試料を第２の端部（４４）に向かって光路（７）の試料受容部（８）を通して輸送するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２組以上のエミッタであって、各組のエミッタが、対応する波長付近の範囲内の光を放出するように構成された１又はそれ以上の発光体を含み、各組の発光体が、独立して照明可能であるように構成される、２組以上のエミッタと、
各組のエミッタからの光が、試料受容部を含む光路を介して光検出器に到達するように配列された１又はそれ以上の光検出器であって、
前記エミッタ及び光検出器が、前記光路の前記試料受容部において、各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルが他の各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルと実質的に等しいように構成される、１又はそれ以上の光検出器と、
第１の端部、第２の端部、及び、液体試料受容領域を含む液体輸送経路であって、該液体試料受容領域に受容された液体試料を前記第２の端部に向かって前記光路の前記試料受容部を通って輸送するように構成される、液体輸送経路と、
を具備する、分析試験装置。
【請求項２】
常に１組のエミッタのみが照明されるように、各組のエミッタを順次照明して、前記光検出器を使用して対応する測定吸光度値を取得し、
前記測定吸光度値を使用して吸光度ベクトルを生成し、
該吸光度ベクトルに逆畳み込み行列を乗算することによって濃度ベクトルを決定する、
ように構成された制御装置をさらに具備する、請求項１に記載の分析試験装置。
【請求項３】
前記２組以上のエミッタが、
第１の波長付近の範囲内で放出するように構成される１組の第１の発光体と、
第２の波長付近の範囲内で放出するように構成される１組の第２の発光体と、
を含む、請求項１又は請求項２に記載の分析試験装置。
【請求項４】
前記２組以上のエミッタが、
第３の波長付近の範囲内で放出するように構成される１組の第３の発光体をさらに含む、請求項３に記載の分析試験装置。
【請求項５】
前記光路が、前記光検出器が該光路の前記試料受容部を透過した光を受容するように構成される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項６】
前記光路が、前記光検出器が前記光路の前記試料受容部から反射した光を受容するように構成される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項７】
前記光検出器が、前記光路の前記試料受容部の全て又は一部を撮像するように配列された画像センサを形成する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項８】
前記光路が、前記試料受容部の前に配列されたスリットをさらに含み、
各組のエミッタが、前記スリットを照明するように配列されている、請求項１から請求項７のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項９】
前記２組以上のエミッタが、１組の第２のエミッタを含み、各第２のエミッタが、他の各組のエミッタによって放出される波長において実質的に透明であり、他の各エミッタが、対応する第２のエミッタを通して前記光路に光を放出する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１０】
各第２のエミッタが、各第１のエミッタによって放出される波長において実質的に透明であり、各第１のエミッタが、対応する第２のエミッタを通して前記光路に光を放出する、請求項３に記載の分析試験装置。
【請求項１１】
各第２のエミッタが、各第１のエミッタ及び各第３のエミッタによって放出される波長において実質的に透明であり、各第１のエミッタ及び各第３のエミッタが、対応する第２のエミッタを通して前記光路に光を放出する、請求項４記載の分析試験装置。
【請求項１２】
前記２組以上のエミッタが、複数のピクセルを含むアレイに配列され、各ピクセルが、少なくとも１つのサブピクセルを含み、各サブピクセルが、各組のエミッタに対応する発光体を含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１３】
２組又は３組のエミッタが、互いにかみ合わされてアレイを形成する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１４】
前記液体輸送経路が、ラテラルフロータイプのストリップを含む、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１５】
前記液体輸送経路が、マイクロ流体装置の全体、一部、又は少なくとも１つのチャネルを含む、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１６】
前記制御装置が、前記エミッタの組のうちのいずれも照明されていない期間で各組のエミッタの照明を点在させるようにさらに構成される、請求項１から請求項１５のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１７】
請求項２に従属する場合、少なくとも１つの出力装置をさらに具備する、請求項１から請求項１６のいずれかに記載の分析試験装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの出力装置が、１又はそれ以上の発光ダイオードを含み、前記制御装置が、前記濃度ベクトルの対応する値が所定の閾値を超えることに応答して各発光ダイオードを照明するように構成される、請求項１７に記載の分析試験装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの出力装置が、表示要素を具備し、前記制御装置が、前記濃度ベクトルの決定に応答して前記表示要素に１又はそれ以上の出力を表示させるように構成される、請求項１７に記載の分析試験装置。
【請求項２０】
前記制御装置が、前記濃度ベクトルの値が所定の閾値を超えることに応答して、前記表示要素に対応する記号を表示させるように構成される、請求項１９に記載の分析試験装置。
【請求項２１】
前記制御装置が、前記表示要素に前記濃度ベクトルの１又はそれ以上の値を表示させるように構成される、請求項１９に記載の分析試験装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの出力装置が、データ処理装置に接続するための有線又は無線通信インターフェースであり、前記制御装置が、前記有線又は無線通信インターフェースを介して前記濃度ベクトルを前記データ処理装置に出力するように構成される、請求項１７に記載の分析試験装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２のいずれかに記載の分析試験装置を操作する方法であって、液体試料を前記液体試料受容領域に適用することを含む方法。
【請求項２４】
逆畳み込み行列を決定する方法であって、
試料受容部を含む光路を提供する段階と、
Ｎ個の組のエミッタであって、各組のエミッタが、対応する波長付近の範囲内の光を前記光路に放出するように構成された１又はそれ以上の発光体を含み、前記試料受容部では、所与の組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルが、他の各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルと実質的に等しい、エミッタを提供する段階と、
各々の較正試料が既知の濃度のＮ個の異なる分析物を含む、Ｎ個の較正試料を提供する段階と、
を含み、さらに、
各較正試料について、
前記較正試料を全体的に又は部分的に前記光路の前記試料受容部内に配列する段階と、
各組のエミッタを順次照射し、１又はそれ以上の光検出器を使用して対応する測定吸光度値を取得する段階であって、常に１組のエミッタのみが照射される、段階と、
前記Ｎ個の測定吸光度値を使用して吸光度ベクトルを生成する段階と、
前記Ｎ個の既知の濃度の分析物を使用して濃度ベクトルを生成する段階と、
を含み、さらにまた、
各列又は各行の値を対応する較正試料の前記吸光度ベクトルの値に等しくなるように設定することによって第１のＮ×Ｎ行列を生成する段階と、
前記第１の行列を反転する段階と、
各列又は各行の値を対応する較正試料の前記濃度ベクトルの値に等しくなるように設定することによって第２のＮ×Ｎ行列を生成する段階と、
前記第２の行列に前記第１の行列の逆数を乗算することによって逆畳み込み行列を決定する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析物の存在及び／又は濃度についての生物学的試験は、他の用途の中でもとりわけ、予備診断、規制物質の存在についての試料のスクリーニング、及び長期健康状態の管理を含む種々の理由で実施され得る。
【０００３】
ラテラルフロー装置（「ラテラルフローイムノアッセイ」としても知られる）は、生物学的試験の一種である。ラテラルフロー装置は、分析物の存在について唾液、血液、又は尿などの液体試料を試験するために使用され得る。ラテラルフロー装置の例としては、家庭での妊娠検査、家庭での排卵検査、他のホルモン検査、特定の病原体検査、特定の薬物検査が挙げられる。例えば、欧州特許出願公開第０２９１１９４号明細書は、妊娠検査を実行するためのラテラルフロー装置を記載している。
【０００４】
典型的なラテラルフロー試験ストリップにおいて、液体試料は、多孔質ストリップの一端に導入され、それは次に毛管作用（又は「吸い上げ」）によってストリップに沿って引き込まれる。分析物が試料中に存在する場合、ラテラルフローストリップの一部は、分析物に結合して複合体を形成する試薬で活性化される標識粒子で前処理される。結合複合体及びさらに未反応標識粒子は、分析物と標識粒子との結合複合体を結合し、未反応標識粒子を結合しない固定化結合試薬で前処理された試験領域に到達する前にストリップに沿って増殖し続ける。標識粒子は、特有の色、又は他の検出可能な光学的若しくは非光学的特性を有し、試験領域における標識粒子の濃度の発達は、分析物が検出されたという観察可能な指標を提供する。ラテラルフロー試験ストリップは、例えば、金又はラテックスナノ粒子、蛍光マーカー分子、又は磁気標識粒子を使用する比色標識に基づいてもよい。
【０００５】
別の多様な生物学的試験は、バイアル、ＰＣＲウェル／プレート、キュベット、又はマイクロ流体セルなどの容器に保持された液体中で実施されたアッセイを伴う。液体アッセイは、比色法又は蛍光法に基づいて測定され得る。いくつかの液体ベースのアッセイの利点は、それらが非常に少量（例えば、ピコリットル）の体積を使用して試験を実施することを可能にし得ることである。
【０００６】
時には、単に分析物の存在又は不在を決定すること、すなわち定性的試験が望まれる。他の用途では、分析物の正確な濃度、すなわち定量的試験が望まれる場合がある。例えば、国際公開第２００８／１０１７３２号は、光学測定機器及び測定装置を記載している。光学測定機器は、試料を照射し試料内の検体と相互作用するための少なくとも１つの電磁ビームを提供するための少なくとも１つの光源、検体と電磁ビームとの間の相互作用の出力を検出するための少なくとも１つのセンサ、光学及び電子部品用の統合的に形成された機械的ベンチ、並びに試料を保持するための試料ホルダを含む。少なくとも１つの光源、少なくとも１つのセンサ、及び機械的ベンチは、１つのモノリシックオプトエレクトロニクスモジュールに統合されており、試料ホルダは、このモジュールに接続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０２９１１９４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／１０１７３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生物学的試験方法のための定量的検出器は、例えばビームスプリッタ、レンズ、モノクロメータ、フィルタなどの光学部品を必要とし得る。そのような部品は、複雑、高価、かつ／又は嵩高であり得、光の波長と共に大きく変動する特性を有し得る。例えば、ビームスプリッタ、レンズ、モノクロメータ、フィルタなどの光学部品は、典型的には使い捨ての自己完結型ラテラルフローイムノアッセイ試験又は自己完結型マイクロ流体アッセイ試験へ統合するには嵩高過ぎる。
【０００９】
対象の分析物を含有し得る生物学的試料は、着色されていてもよく、例えば血液又は尿であってもよい。従来、着色試料は、着色染料を濾過すること（例えば、完全な赤血球を濾過して透明な血清を得ること）によって、又は洗浄／フラッシング工程を導入することによって処理されてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、２組以上のエミッタを含む分析試験装置であって、各組のエミッタが、対応する波長付近の範囲内の光を放出するように構成された１又はそれ以上の発光体を含む、分析試験装置が提供される。各組の発光体は、独立して照明可能であるように構成される。試験装置はまた、各組のエミッタからの光が、試料受容部を含む光路を介して光検出器に到達するように配列された１又はそれ以上の光検出器を含む。エミッタ及び光検出器は、光路の試料受容部において、各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルが他の各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルと実質的に等しいように構成される。試験装置はまた、第１の端部、第２の端部、及び液体試料受容領域を含む液体輸送経路を含む。液体輸送経路は、液体試料受容領域に受容された液体試料を第２の端部に向かって光路の試料受容部を通して輸送するように構成される。
【００１１】
２組以上のエミッタを使用して得られた吸光度測定値は、試料の欠陥又は他の不均一性による光散乱も補償しながら、１又はそれ以上の分析物の濃度を定量化するために逆畳み込み（逆混合）され得る。
【００１２】
したがって、分析試験装置は、１又はそれ以上の分析物の同時測定のために改善された信号対雑音比を提供することができる。
【００１３】
したがって、分析試験装置は、二波長測定を実行するためにフィルタ又はモノクロメータなどの光学部品を必要としない単純化された光路を含み得る。したがって、分析試験装置は、嵩高くなく、製造がより単純であり得る。
【００１４】
試験装置はまた、常に１組のエミッタのみが照明されるように、各組のエミッタを順次照明し、光検出器を使用して対応する測定吸光度値を得るように構成された制御装置を含み得る。制御装置はまた、測定吸光度値を使用して吸光度ベクトルを生成するように構成され得る。制御装置はまた、吸光度ベクトルを逆畳み込み行列（逆混合行列とも呼ばれる）と乗算することによって濃度ベクトルを決定するように構成され得る。
【００１５】
各組のエミッタは、他の組のエミッタのそれぞれとは異なる波長付近の範囲内の光を放出する。
【００１６】
２組以上のエミッタは、第１の波長付近の範囲内で放出するように構成された１組の第１の発光体、及び第２の波長付近の範囲内で放出するように構成された１組の第２の発光体を含み得る。２組以上のエミッタはまた、第３の波長付近の範囲内で放出するように構成された１組の第３の発光体を含み得る。２組以上のエミッタは、第４の波長付近の範囲内で放出するように構成された１組の第４の発光体を含み得る。
【００１７】
制御装置は、試料を保持している媒体において、又は試料を保持している基板上の欠陥若しくは他の不均一性による光学散乱を補償するために、測定波長、例えば第１の波長で得られる信号から基準波長、例えば第２の波長で得られる信号を減算するように構成され得る。
【００１８】
したがって、実質的に等しい正規化空間強度プロファイルを提供する第１及び第２の別々の交互に照明可能なエミッタを使用して、吸光度測定値を、基準波長における測定値を使用して補正し得る。このようにして、分析試験装置は、改善された信号対雑音比を提供することができる。
【００１９】
各組のエミッタに対応する波長は、エミッタのピーク放出波長に対応し得る。各組のエミッタは、１０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、又は２００ｎｍ以下の半値全幅を有する範囲内で光を放出し得る。
【００２０】
光路は、モノクロメータを含まなくてもよい。光路は、試料受容部と光検出器との間にビームスプリッタを含まなくてもよい。光路は、試料受容部と光検出器との間にファイバカプラ及び／又はファイバスプリッタを含まなくてもよい。
【００２１】
正規化空間強度プロファイルは、光路への入り口、光路からの出口、又は光路に垂直な任意の平面、及び光路の試料受容部内で実質的に等しくあり得る。正規化空間強度プロファイルは、光路の試料受容部全体にわたって実質的に等しくあり得る。
【００２２】
正規化空間強度プロファイルは、第１及び第２の波長に対する正規化強度値が、その平面上の各点で互いに５％以内、１０％以内、１５％以内、又は２０％以内である場合、経路に垂直な平面上で実質的に等しいと見なされ得る。正規化空間強度プロファイルは、第１及び第２の波長に対する正規化強度値が、その平面上の各点において、第１の波長又は第２の波長のどちらか標準誤差がより大きい方における正規化強度の標準誤差の２倍未満、３倍未満、又は５倍未満だけ異なる場合、経路に垂直な平面上で実質的に等しいと見なされ得る。
【００２３】
各組の発光体に対応する波長は、１又はそれ以上の標的分析物の吸光度スペクトルに応じて選択され得る。各組の発光体に対応する波長は、標的分析物が他の各組の発光体に対応する波長よりも前記波長で比較的高い吸光度を有するように選択され得る。標的分析物は、例えば金ナノ粒子などの任意の好適な標識分子又は粒子であり得る。
【００２４】
第１及び第２の波長は、標的分析物の吸光度スペクトルに応じて選択され得る。第１及び第２の波長は、標的分析物が第２の波長よりも第１の波長において比較的高い吸光度を有するように選択され得る。第１及び第２の波長における標的分析物の吸光度の比は、少なくとも２、５以下、１０以下、又は１０を超えてもよい。標的分析物は、例えば金ナノ粒子などの任意の好適な標識分子又は粒子であり得る。
【００２５】
各組のエミッタに対応する波長は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲内にあり得る。各組のエミッタに対応する波長は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲内にあり得る。
【００２６】
各組の発光体は、無機発光ダイオードを含み得る。各組の発光体は、有機発光ダイオードを含み得る。有機発光ダイオードは、溶液処理され得る。分析試験装置は、アレイを形成するように配列された複数組のエミッタを含み得る。アレイは、第２の垂直方向よりも第１の方向に多くのエミッタを含み得る。
【００２７】
第１のエミッタは、無機発光ダイオードであり得る。第１のエミッタは、有機発光ダイオードであり得る。第２のエミッタは、無機発光ダイオードであり得る。第２のエミッタは、有機発光ダイオードであり得る。分析試験装置は、アレイ状に配列された複数の第１及び第２のエミッタを含み得る。アレイは、第２の垂直方向よりも第１の方向に多くのエミッタを含み得る。
【００２８】
光検出器は、フォトダイオード、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ピクセル、電荷結合素子（ＣＣＤ）ピクセル、光電子増倍管、又は他の任意の好適な光検出器の形態を取り得る。光検出器は、有機フォトダイオードの形態を取り得る。有機フォトダイオードは、溶液処理され得る。分析試験装置は、アレイ状に配列された複数のフォトダイオードを含み得る。アレイは、第２の垂直方向よりも第１の方向に多くのフォトダイオードを含み得る。
【００２９】
光路は、光検出器が光路の試料受容部を透過した光を受容するように構成され得る。
【００３０】
光路は、光検出器が光路の試料受容部から反射された光を受容するように構成され得る。
【００３１】
光検出器は、光路の試料受容部の全て又は一部を撮像するように配列された画像センサを形成し得る。
【００３２】
液体輸送経路は、多孔質媒体の形態を取り得る。多孔質媒体は、本質的に又は適切な表面処理の後であろうとなかろうと、毛管作用によって水性液体を輸送することができるニトロセルロース又は他の繊維状材料を含み得る。液体輸送経路は、少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを含み得る。マイクロ流体チャネルは、マイクロ流体装置の一部を形成し得る。
【００３３】
光路は、試料受容部の前に配列されたスリットを含み得、各組のエミッタは、スリットを照明するように配列され得る。
【００３４】
光路は、試料受容部の前で光路上に配列されたスリットを含み得る。各第１のエミッタ及び各第２のエミッタは、円筒対称角放出プロファイルを有し得、各対の第１及び第２のエミッタは、スリットがその対を垂直に二等分するように配列され得る。
【００３５】
したがって、第１及び第２の波長の光の等しい正規化空間強度プロファイルは、第１及び第２のエミッタの特に単純でコンパクトな配列を使用して試料受容部に提供され得る。
【００３６】
各組のエミッタとスリットとの間にディフューザを含み得る。スリットは、調整可能な幅を有し得る。スリットは、１００μｍ以上１ｍｍ以下の幅を有し得る。スリットは、３００μｍ以上５００μｍ以下の幅を有し得る。各組に属する発光体は、ガウス角放出プロファイルを有し得る。第１及び第２のエミッタは、ガウス角放出プロファイルを有し得る。
【００３７】
２組以上のエミッタは、１組の第２のエミッタを含み得、各第２のエミッタは、他の各組のエミッタによって放出される波長で実質的に透明であり得、他の各エミッタは、対応する第２のエミッタを通して光路に光を放出し得る。
【００３８】
各第２のエミッタは、第１の波長において実質的に透明であり得、各第１のエミッタは、対応する第２のエミッタを通して光路上に光を放出し得る。各第２のエミッタは、各第１のエミッタ及び各第３のエミッタによって放出される波長において実質的に透明であり得、各第１のエミッタ及び各第３のエミッタは、対応する第２のエミッタを通して光路に光を放出し得る。
【００３９】
したがって、光路は、第２のエミッタと光検出器との間の間隙であり得る。このようにして、ビームスプリッタ、レンズ、フィルタ、モノクロメータなどの光学部品を省略し得る。
【００４０】
他の各組のエミッタによって放出される波長における透明度は、５０％を超える、７５％を超える、８５％を超える、９０％を超える、又は９５％を超える透過率に対応し得る。第１の波長における透明度は、５０％を超える、７５％を超える、８５％を超える、９０％を超える、又は９５％を超える透過率に対応し得る。
【００４１】
２組以上のエミッタは、複数のピクセルを含むアレイ状に配列され得る。各ピクセルは、少なくとも１つのサブピクセルを含み得、各サブピクセルは、各組のエミッタに対応する発光体を含み得る。
【００４２】
複数の第１の発光体及び複数の第２の発光体は、アレイ状に配列され得、第１及び第２の発光体は、チェス盤構成で交互に並ぶ。
【００４３】
したがって、光路は、発光体のアレイと光検出器との間の間隙であり得る。このようにして、ビームスプリッタ、レンズ、フィルタ、モノクロメータなどの光学部品を省略し得る。
【００４４】
２組又は３組のエミッタを互いにかみ合わせてアレイを形成し得る。
【００４５】
液体輸送経路は、ラテラルフロータイプのストリップの形態を取り得る。液体輸送経路は、マイクロ流体装置の全体、一部、又は少なくとも１つのチャネルの形態を取り得る。
【００４６】
制御装置は、数組のエミッタのいずれも照明されていない期間と各組のエミッタの照明を点在させるようにさらに構成され得る。
【００４７】
分析試験装置はまた、少なくとも１つの出力装置を含み得る。
【００４８】
少なくとも１つの出力装置は、１又はそれ以上の発光ダイオードの形態を取り得、制御装置は、濃度ベクトルの対応する値が所定の閾値を超えることに応答して各発光ダイオードを照明するように構成され得る。
【００４９】
少なくとも１つの出力装置は、表示要素の形態を取り得、制御装置は、濃度ベクトルの決定に応答して表示要素に１又はそれ以上の出力を表示させるように構成され得る。制御装置は、濃度ベクトルの値が所定の閾値を超えることに応答して、表示要素に対応する記号を表示させるように構成され得る。制御装置は、表示要素に濃度ベクトルの１又はそれ以上の値を表示させるように構成され得る。
【００５０】
少なくとも１つの出力装置は、データ処理装置に接続するための有線又は無線通信インターフェースの形態を取り得、制御装置は、有線又は無線通信インターフェースを介して濃度ベクトルをデータ処理装置に出力するように構成され得る。
【００５１】
制御装置は、基準較正吸光度値に関して吸光度値を正規化するように構成され得る。
【００５２】
制御装置は、第１のエミッタを照明し、光検出器を使用して第１の組の測定値を得、第２のエミッタを照明し、光検出器を使用して第２の組の測定値を得、第１の組の測定値から第２の組の測定値を減算するように構成され得る。
【００５３】
制御装置は、第１の組の測定値から第２の組の測定値を減算する前に、第２の組の測定値に重み係数を乗算するように構成され得る。
【００５４】
本発明の第２の態様によれば、分析試験装置を操作する方法が提供される。この方法は、分析試験装置の液体試料受容領域に液体試料を塗布することを含む。
【００５５】
本発明の第３の態様によれば、逆畳み込み行列を決定する方法が提供される。この方法は、試料受容部を含む光路を提供することを含む。この方法はまた、Ｎ組のエミッタを提供することを含み、各組のエミッタが、対応する波長付近の範囲内の光を光路に放出するように構成された１又はそれ以上の発光体を含む。試料受容部では、所与の組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルは、他の各組のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルと実質的に等しい。この方法はまた、Ｎ個の較正試料を提供することを含む。各較正試料は、既知の濃度のＮ個の異なる分析物を含む。この方法はまた、各較正試料について、較正試料を全体的に又は部分的に光路の試料受容部内に配列することを含む。この方法はまた、各較正試料について、各組のエミッタを順次照明し、光検出器を使用して対応する測定吸光度値を得ることを含み、常に１組のエミッタのみが照明される。この方法はまた、各較正試料について、Ｎ個の測定吸光度値を使用して吸光度ベクトルを生成することを含む。この方法はまた、各較正試料について、Ｎ個の既知の濃度の分析物を使用して濃度ベクトルを生成することを含む。この方法はまた、各列又は各行の値を対応する較正試料の吸光度ベクトルの値に等しくなるように設定することによって第１のＮ×Ｎ行列を生成することを含む。この方法はまた、第１の行列を反転することを含む。この方法はまた、各列又は各行の値を対応する較正試料の濃度ベクトルの値に等しくなるように設定することによって第２のＮ×Ｎ行列を生成することを含む。この方法はまた、第２の行列に第１の行列の逆数を乗算することによって逆畳み込み行列を決定することを含む。
【００５６】
吸光度及び濃度値は、基準較正吸光度値に関して正規化され得る。
【００５７】
逆畳み込み行列を決定する方法に従って決定された逆畳み込み行列は、分析試験装置の制御装置によって使用されてもよい。
【００５８】
逆畳み込み行列を決定する方法は、分析試験装置を使用して行い得る。
【００５９】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の特定の実施形態を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、第１及び第２の発光体を含む分析試験装置の概略図である。
【図２】図２は、第１及び第２のエミッタに対応する第１及び第２のビームプロファイルを決定することを示す図である。
【図３】図３は、第１及び第２のエミッタに対応する第１及び第２のビームプロファイルを決定することを示す図である。
【図４】図４は、分析試験装置の第１及び第２のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルを示す図である。
【図５】図５は、ラテラルフロー試験ストリップを概略的に示す図である。
【図６】図６は、ラテラルフロー試験ストリップの多孔質ストリップを構成する繊維を示す図である。
【図７】図７は、ラテラルフロー試験ストリップに使用される標識粒子のＵＶ−可視吸光度スペクトルを示す図である。
【図８】図８は、第１及び第２の波長で得られた、位置の関数としてのラテラルフロー試験ストリップの吸光度を示す図である。
【図９】図９は、第１及び第２の波長で得られた、位置の関数としてのラテラルフロー試験ストリップの吸光度を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の波長で行われた測定値から第２の波長での測定値を減算することによって実行される補正を示す図である。
【図１１】図１１は、分析試験装置を使用して行われる二重波長測定のためのプロセスフロー図である。
【図１２】図１２は、分析試験装置の第１及び第２のエミッタに対する照明タイミングを示す図である。
【図１３】図１３は、分析試験装置の第１及び第２のエミッタに対する照明タイミングを示す図である。
【図１４】図１４は、透過率測定用の分析試験装置を示す図である。
【図１５】図１５は、反射率測定用の分析試験装置を示す図である。
【図１６】図１６は、分析試験装置を使用して画像データを得ることを示す図である。
【図１７】図１７は、分析試験装置の光路と交差する液体輸送経路を示す図である。
【図１８】図１８は、分析試験装置の光路と交差する液体輸送経路を示す図である。
【図１９】図１９は、分析試験装置の光路に第１及び第２の波長の光を結合するための第１の配列を示す図である。
【図２０】図２０は、分析試験装置の第１及び第２のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルを示す図である。
【図２１】図２１は、分析試験装置の第１及び第２のエミッタによって生成された正規化空間強度プロファイルを示す図である。
【図２２】図２２は、分析試験装置の光路に第１及び第２の波長の光を結合するための第２の配列を示す図である。
【図２３】図２３は、細長い発光ダイオードアレイを使用してラテラルフロー試験ストリップを走査することを示す図である。
【図２４】図２４は、分析試験装置の光路に第１及び第２の波長の光を結合するための第３の配列を示す図である。
【図２５】図２５は、分析試験装置用の第１の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【図２６】図２６は、分析試験装置の第２のエミッタのＵＶ−可視吸光度スペクトルを示す図である。
【図２７】図２７は、分析試験装置用の第２の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【図２８】図２８は、ラテラルフロー試験装置に統合された分析試験装置の概略断面図である。
【図２９】図２９は、ニトロセルロースストリップ上に多数の試験線を堆積させるために異なる溶液光学密度を有する金ナノ粒子インクを使用して製造された試料を示す図である。
【図３０】図３０は、緑色及び近赤外波長で測定したブランクのニトロセルロースストリップの吸光度の変動を示す図である。
【図３１】図３１は、ニトロセルロースストリップ上に堆積させた１組の試験線の補正吸光度測定値を示す図である。
【図３２】図３２は、分析試験装置と従来の試験装置との比較図である。
【図３３】図３３は、分析試験装置と従来の試験装置との比較図である。
【図３４】図３４は、トロポニンラテラルフローアッセイを読み取るための分析試験装置と従来の試験装置との比較図である。
【図３５】図３５は、ビームプロファイル差の影響を説明する実験データ及びモデリングデータを示す図である。
【図３６Ａ】図３６Ａは、分析試験装置用の第３の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、分析試験装置用の第４の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【図３７】図３７は、典型的な有機光検出器感度プロファイルと、有機発光ダイオードの典型的な緑色、赤色、及び近赤外発光プロファイルとを示す図である。
【図３８】図３８は、金ナノ粒子、青色染料、及びニトロセルロース繊維についての典型的な吸光度プロファイルを示す図である。
【図３９】図３９は、金ナノ粒子、青色染料、及び多孔性ストリップを形成するニトロセルロース繊維に対する仮定濃度プロファイルを示す図である。
【図４０】図４０は、図３７〜図３９に示すデータに基づいて得られた模擬有機光検出器信号を示す図である。
【図４１】図４１は、緑色有機発光ダイオードに対応する模擬有機光検出器信号のフィルタリングを示す図である。
【図４２】図４２は、近赤外有機発光ダイオードに対応する模擬有機光検出器信号のフィルタリングを示す図である。
【図４３】図４３は、正規化透過率値を吸光度値に変換することを示す図である。
【図４４】図４４は、正規化透過率値を吸光度値に変換することを示す図である。
【図４５】図４５は、金ナノ粒子及びニトロセルロース繊維に対応する吸光度フィンガープリント値を推定することを示す図である。
【図４６】図４６は、金ナノ粒子及びニトロセルロース繊維に対応する吸光度フィンガープリント値を推定することを示す図である。
【図４７】図４７は、第１及び第２の波長を使用して３成分模擬システムを分析することを示す図である。
【図４８】図４８は、第１、第２、及び第３の波長を使用して３成分模擬システムを分析することを示す図である。
【図４９】図４９は、分析試験装置用の第３の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【図５０】図５０は、分析試験装置用の第４の発光ダイオードアレイの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
定量的検出器における光学部品の数及び複雑さを低減することができれば、検出器のサイズ及びコストを低減することができる。これは、ハンドヘルド又はポータブルの試験装置、及び使い捨ての家庭用試験キットにとって特に有利である。
【００６２】
分析物を検出するための最小閾値は、測定の信号対雑音比を改善することができるならば改善され得る。さらに、信号対雑音比の改善はまた、分析物濃度を改善された分解能で決定することを可能にし得る。
【００６３】
図１を参照すると、分析試験装置１は、１又はそれ以上の第１の発光体２、１又はそれ以上の第２の発光体３、及び１又はそれ以上の光検出器４を含む。
【００６４】
各第１の発光体は、第１の波長λ１付近の範囲内に光５を放出するように構成され、各第２の発光体は、第２の波長λ２付近の範囲内に光６を放出するように構成される。（１又は複数の）第１の発光体２は、例えば、有機又は無機発光ダイオードの形態を取り得る。同様に、（１又は複数の）第２の発光体３は、例えば、有機又は無機発光ダイオードの形態を取り得る。有機発光ダイオードは、溶液処理され得る。（１又は複数の）第１の発光体２が有機発光ダイオードの形態を取る場合、第２の発光体は、有機発光ダイオードの形態を取る必要はなく、逆もまた同様である。分析試験装置は、アレイ状に配列された複数の第１及び第２の発光体２、３を含み得る。アレイは、第２の垂直方向よりも第１の方向においてより多くの発光体２、３を含み得る。
【００６５】
１又はそれ以上の光検出器は、少なくとも第１及び第２の波長λ１、λ２を含む広い波長範囲にわたって感度が高い。（１又は複数の）光検出器４は、例えば、フォトダイオード、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ピクセル、電荷結合素子（ＣＣＤ）ピクセル、光電子増倍管、又は他の任意の好適な光検出器の形態を取り得る。フォトダイオードは、有機又は無機であり得る。有機フォトダイオードは、溶液処理され得る。分析試験装置１は、アレイ状に配列された複数の光検出器４を含み得る。アレイは、第２の垂直方向ｘよりも第１の方向ｙにおいてより多くの光検出器を含み得る。
【００６６】
第１及び第２の発光体２、３は、それぞれ光路７に結合されており、それに沿って光５、６は、（１又は複数の）光検出器４に到達するように進む。光路７は、試料受容部８を含む。分析試験装置１は、試料９を受容するように配列されている。試料９が分析試験装置１内に受容されると、試料、又は試料９の少なくとも一部は、光路７の試料受容部８と交差する。
【００６７】
光路７の試料受容部８は、ラテラルフロー試験ストリップ１８（図５）又はマイクロ流体装置の形態の試料９を受容するように構成され得る。分析試験装置１がラテラルフロー試験又はマイクロ流体試験に統合されるとき、試料９は、アッセイが開始される前に既に光路７の試料受容部内に位置付けられ得る。
【００６８】
（１又は複数の）第１の発光体２及び（１又は複数の）第２の発光体３は、交互に照明可能である。第１及び第２の発光体２、３の照明は、第１及び第２の発光体２、３のどちらも照明されていない期間と点在していてもよい。（１又は複数の）第１の発光体２をオフにしてから（１又は複数の）第２の発光体３を照明するまでの期間は、（１又は複数の）第１の発光体２からの光５によって励起された蛍光を検出するために使用することができる。同様に、（１又は複数の）第２の発光体３からの光６によって励起された蛍光は、（１又は複数の）第２の発光体をオフにした後で（１又は複数の）第１の発光体２をオンにする前の期間中に検出され得る。
【００６９】
分析試験装置１はまた、制御装置２７を含む。制御装置２７は、第１及び第２のエミッタ２、３を順次照明し、光検出器４を使用して対応する測定吸光度値を得るように構成されている。常に１組のエミッタ２、３のみが照明される。制御装置２７はまた、測定吸光度値を使用して吸光度ベクトルを生成し、後述するように吸光度ベクトルに逆畳み込み行列を乗算することによって濃度ベクトルを決定するように構成される。制御装置は、任意に、数組のエミッタのいずれも照明されていない期間と各組のエミッタの照明を点在させるようにさらに構成させてもよい。制御装置２７は、基準較正吸光度値に関して吸光度値を正規化するように構成され得る。
【００７０】
第１及び第２のエミッタ２、３の特定の場合において、制御装置２７は、以下にさらに記載されるように、第１のエミッタ２を照明し、光検出器４を使用して第１の組の測定値を得、第２のエミッタ３を照明し、光検出器４を使用して第２の組の測定値を得、第１の組の測定値から第２の組の測定値を減算するように構成され得る。制御装置は、第１の組の測定値から第２の組の測定値を減算する前に、第２の組の測定値に重み係数を乗算するように構成され得る。制御装置２７によって行われる方法、プロセス、及び計算のさらなる詳細は、以下に記載される。
【００７１】
分析試験装置１はまた、少なくとも１つの出力装置２８を含む。例えば、出力装置２８は、分析試験装置１の使用者が見るために配列されている１又はそれ以上の発光ダイオードの形態を取り得る。制御装置２７は、所定の閾値を超える特定の分析物ベクトルの濃度に応答して各発光ダイオードを照明するように構成され得る。
【００７２】
さらなる例では、出力装置２８は、表示要素の形態を取り得る。制御装置は、１又はそれ以上の分析物の濃度の決定に応答して、表示要素に１又はそれ以上の出力を表示させるように構成され得る。制御装置は、所定の閾値を超える分析物の決定された濃度に応答して、表示要素に対応する記号を表示させるように構成され得る。制御装置は、表示要素に１又はそれ以上の分析物の決定された濃度を表示させるように構成され得る。
【００７３】
別の例では、少なくとも１つの出力装置２８は、データ処理装置（図示せず）に接続するための有線又は無線通信インターフェースの形態を取り得る。データ処理装置は、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップ、デスクトップ、又はサーバの形態を取り得る。制御装置は、有線又は無線通信インターフェースを介して、測定された１又はそれ以上の分析物の濃度をデータ処理装置（図示せず）に出力するように構成され得る。
【００７４】
図２〜図４も参照すると、第１及び第２の発光体２、３、及び光路７は、第１のエミッタ２からの光５の正規化ビームプロファイル１０が、第２のエミッタ３からの光６の正規化ビームプロファイル１１と実質的に等しくなるように配列される。
【００７５】
例えば、特に図２を参照すると、光路７に導入された光５、６は、第１の位置ｘＡと第２の位置ｘＢとの間で第１の方向ｘにおいて試料表面１２と交差する。同様に、光路７に導入された光５、６は、第１の位置ｙＡと第２の位置ｙＢとの間で第２の垂直方向ｙにおいて試料表面１２と交差する。例えば、試料表面１２は、ラテラルフロー試験ストリップの表面又はマイクロ流体チャネルを含有する／画定する基板の表面であり得る。光路７は、試料表面１２に対する法線１３と角度θをなす。位置ｘＡ、ｘＢ、ｙＡ、ｙＢは、使用中の試料表面１２にほぼ対応する試料受容部８の概念的表面１４の境界となる。分析試験装置１がラテラルフロー試験又はマイクロ流体試験に統合されるとき、概念的表面１４は、ラテラルフロー試験ストリップの表面又はマイクロ流体チャネルを含有する／画定する基板の表面と一致し得る。角度θは、０度以上９０度未満である。法線１３は、表面の粗さ及び／又は局所的な不均一性のために点ごとに著しく変動する可能性がある局所的な法線ではなく、平均して試料表面１２に対して配向される。光路７は、収束又は発散してもよく、すなわち光５、６は、収束又は発散ビームを形成してもよく、その場合、θは、中心光線／光路７の中心と法線１３との間の角度である。
【００７６】
特に図３を参照すると、第１及び第２のエミッタ２、３からの光５、６の正規化ビームプロファイルは、ビームプロファイラ１５を使用して得られ得る。ビームプロファイラ１５は、試料９の不在下で光路７と交差するように配列されている。ビームプロファイラ１５は、光路７が、光路７の試料受容部８の概念的表面１４と交差する位置に配列されている。ビームプロファイラ１５は、ビームプロファイラ１５の中心が光路７の中心に実用的にできるだけ密接に対応するように配置される。ビームプロファイラ１５は、光路７に対して垂直に、又は少なくとも光路７の中心に対して垂直に配向された検出面１６を有するように配列される。言い換えれば、ビームプロファイラ１５は、試料受容部８の概念的表面１４に対して角度θだけ回転される。このようにして、ビームプロファイラ１５は、光路７（又はその中心）を横切る測定平面１７においてビームプロファイル強度１０、１１を測定する。光路７、試料受容部８の概念的表面１４、及び測定平面１７の間の共通交差線は、測定位置を画定する。試料９が試料受容部８に受容されると、共通交差線は、試料９の規則性及び試料９を配置する精度に依存して、偏差を伴って試料表面１２にほぼ対応する。
【００７７】
ビームプロファイラ１５は、概念的表面１４に対して第２の方向ｙの周りを角度θだけ回転させた測定平面１７内の光５、６の強度を測定する。概念的表面１４上の位置、例えば試料受容部８の概念的表面１４の境界ｘＡ、ｘＢ、ｙＡ、ｙＢは、ｘＡ’＝ｘＡ／ｓｉｎθ、ｘＢ’＝ｘＢ／ｓｉｎθ、ｙＡ’＝ｙＡ、及びｙＢ’＝ｙＢに従う測定平面１７上の位置ｘＡ’、ｘＢ’、ｙＡ’、ｙＢ’に投影される。好ましくは、ビームプロファイラ１５の検出面１６の感光領域は、概念的表面１４の投影された境界ｘＡ’、ｘＢ’、ｙＡ’、ｙＢ’を包含するのに十分に大きい。
【００７８】
特に図４を参照すると、（１又は複数の）第１の発光体２からの光の強度は、ｘ’−ｙ’測定平面１７上でＩ１（ｘ’，ｙ’）で示される。（１又は複数の）第１の発光体２によって生成される正規化空間強度プロファイル１０（本明細書では第１のビームプロファイル１０とも呼ばれる）は、（１又は複数の）第１の発光体２からの光の強度の比をビームプロファイラ１５によって検出された合計強度Ｉ１ｓｕｍで除算した比、すなわちＩ１（ｘ’，ｙ’）／Ｉ１ｓｕｍとして定義され得る。（１又は複数の）第２の発光体３によって生成される正規化空間強度プロファイル１１（本明細書では第２のビームプロファイル１１とも呼ばれる）は、同じようにＩ２（ｘ’，ｙ’）／Ｉ２ｓｕｍと定義される。
【００７９】
第１及び第２のビームプロファイル１０、１１は、測定平面１７上で、すなわち試料受容部８に入る際に実質的に等しいことが好ましい。好ましくは、正規化空間強度プロファイル１０、１１は、光路７の試料受容部８全体にわたって実質的に等しい。しかしながら、使用時には、試料９からの散乱が発散ビームプロファイル１０、１１の影響よりも顕著になるので、試料受容部８全体にわたる均一性は、必要ではない。
【００８０】
第１のビームプロファイル１０と第２のビームプロファイル１１との間の差の程度を定量化するために、いくつかの差メトリックを使用し得る。例えば、最大ビームプロファイル差Δｍａｘは、以下に従って定義され得る：
【数１】
2019529920.tif 000003
同様に、平均ビームプロファイル差Δａｖｇは、以下に従って定義され得る：
【数２】
2019529920.tif 000004
【００８１】
ビームプロファイラ１５の出力が位置ｘ’，ｙ’のアレイに対応する強度のアレイである場合、式２で定義された積分は、平均ビームプロファイル差Δａｖｇを決定するために容易に合計に変換され得る。
【００８２】
あるいは、二乗平均平方根（ＲＭＳ）差ΔＲＭＳは、以下に従って定義され得る：
【数３】
2019529920.tif 000005
【００８３】
ビームプロファイラ１５の出力が位置ｘ’，ｙ’のアレイに対応する強度のアレイである場合、式３で定義された積分は、平均ビームプロファイル差Δａｖｇを決定するために合計に変換され得る。差メトリックは、最大、平均、及び／又はＲＭＳビームプロファイルの差Δｍａｘ、Δｍｅａｎ、ΔＲＭＳに限定されず、第１のビームプロファイル１０と第２のビームプロファイル１１との間の差の程度を定量化するために代替の差メトリックが定義され得る。
【００８４】
第１及び第２のエミッタ２、３及び光路７は、第１及び第２のビームプロファイル１０、１１が測定平面１７上で実質的に等しくなるように配列されている。以下の説明は、（以下に説明されるように）第１のエミッタ２からの光５が試料９を定量化するために使用され、第２のエミッタ３からの光６が基準として使用される例について言及する。しかしながら、第２のエミッタ３からの光６が試料９を定量するために使用され、第１のエミッタ２からの光５が基準として使用される場合、同じ原理が適用可能である。
【００８５】
ビームプロファイル１０、１１は、最大差Δｍａｘ、平均差Δａｖｇ、又はＲＭＳ差ΔＲＭＳが従来の実験によって決定された絶対閾値以下であるとき、実質的に等しいと考えられ得る。好ましくは、ビームプロファイル１０、１１が実質的に等しいと見なされ得るかどうかは、最大差Δｍａｘ、平均差Δａｖｇ、又はＲＭＳ差ΔＲＭＳをビームプロファイル１０、１１自体から決定される相対閾値と比較することによって評価することができる。
【００８６】
例えば、第１の閾値は、第１のエミッタ２からの光５の最大正規化強度の割合、すなわちＩ１ｍａｘ＝ｍａｘ（Ｉ１（ｘ’，ｙ’））に基づき得る。第１及び第２のビームプロファイル１０、１１は、最大Δｍａｘ、平均Δａｖｇ、又はＲＭＳ差ΔＲＭＳが０．０５×Ｉ１ｍａｘ（≦５％）以下、０．１Ｉ１ｍａｘ（≦１０％）以下、０．２×Ｉ１ｍａｘ（≦２０％）以下、又は０．５×Ｉ１ｍａｘ（≦５０％）以下であれば、実質的に等しいと見なされ得る。
【００８７】
理想的な場合では、第１及び第２のビームプロファイルは、各点で、すなわちビームプロファイラ１５によって測定された全てのｘ’，ｙ’について互いに等しい。実際には、第１及び第２のビームプロファイルが実質的に等しいと見なされるのに十分に同様であるかどうかの代替的な決定は、不等式を使用して実行され得る：
【数４】
2019529920.tif 000006
【００８８】
式中、０≦ｆ≦０．５は、分数である。例えば、ｆ＝０．１の値は、第１のビームプロファイル１０と第２のビームプロファイル１１との間の差が第１のビームプロファイル１０の１０％以下であるかどうかを試験することに対応する。一例では、式（４）の不等式が全てのｘＡ’≦ｘ’≦ｘＢ’及び全てのｙＡ’≦ｙ’≦ｙＢ’について満たされる場合、第１及び第２のビームプロファイル１０、１１は、実質的に等しいと見なされ得る。あるいは、式（４）の不等式がビームプロファイラ１５によって測定された面積の閾値パーセンテージについて満たされる場合、例えば、式（４）の不等式が測定面積の９０％以上、７５％以上、又は５０％以上に対して満たされる場合、第１及び第２のビームプロファイル１０、１１は、実質的に等しいと見なされ得る。
【００８９】
ビームプロファイラ１５は、例えば、カメラベースのビームプロファイラ、並進スリットビームプロファイラ、並進ステップビームプロファイラなどのような任意の好適な形態のビームプロファイラであり得る。異なる波長に対するビームプロファイラ１５の相対感度は、相対空間強度を使用することによっていかなる差も補償されるべきであるので、第１及び第２の波長λ１、λ２において同じである必要はない。第１及び第２のエミッタ２、３は、独立して照明可能であるので、ビームプロファイル１０、１１を決定するためにフィルタは必要とされない。
【００９０】
媒体又は試料９の一部を形成する基板中の欠陥又は他の不均一性による光散乱を補償するために、（１又は複数の）第２の発光体を使用して得られる信号は、（１又は複数の）第１のエミッタを使用して得られる信号から減算され得る。減算は、制御装置２７によって行われる。
【００９１】
図５も参照すると、ラテラルフロー試験ストリップ１８は、分析試験装置１を使用して測定され得る試料９の一例である。
【００９２】
ラテラルフロー試験ストリップ１８（「ラテラルフローイムノアッセイ」としても知られる）は、種々の生物学的試験キットである。ラテラルフロー試験ストリップ１８は、分析物の存在について唾液、血液、又は尿などの液体試料を試験するために使用され得る。ラテラルフロー装置の例としては、家庭での妊娠検査、家庭での排卵検査、他のホルモン検査、特定の病原体検査、特定の薬物検査が挙げられる。
【００９３】
典型的なラテラルフロー試験ストリップ１８では、液体試料が多孔質ストリップ１９の一端に導入され、次いで液体試料は、毛管現象（又は「吸い上げ」）によってラテラルフロー試験ストリップ１８に沿って引き込まれる。分析物が液体試料中に存在する場合、ラテラルフローストリップ１８の一部は、分析物に結合して複合体を形成する試薬で活性化される標識粒子２１（図６）で前処理される。結合複合体、及びさらに未反応標識粒子２１（図６）は、標識粒子２１（図６）に結合した分析物の複合体を結合し、未反応標識粒子２１（図６）を結合しない固定化結合試薬で前処理された試験領域２０に到達するまでラテラルフロー試験ストリップ１８に沿って増殖し続ける。標識粒子２１（図６）は、特有の色を有するか、さもなければ１又はそれ以上の範囲の紫外線又は可視光線を吸収する。試験領域２０における標識粒子２１（図６）の濃度の発達は、分析試験装置１を使用して、例えば標識粒子２１（図６）の光学密度を測定することによって測定及び定量化され得る。分析試験装置１は、発達したラテラルフロー試験ストリップ１８上で測定を実行し得、すなわち液体試料は、試験ストリップ１８に沿って引き込まれるために予め設定された期間の間放置されている。あるいは、分析試験装置１は、標識粒子２１（図６）の光学密度の動力学、すなわち動的時間分解測定を実行し得る。
【００９４】
図６も参照すると、多孔質ストリップ１９は、典型的には、繊維２２、例えばニトロセルロース繊維のマットから形成される。試験領域２０内では、固定化結合試薬は、分析物と標識粒子２１との複合体を結合する。
【００９５】
繊維２２は、ほぼ同様の方法で広範囲の波長にわたって光を散乱及び／又は吸収する。例えば、繊維２２によって散乱される（１又は複数の）第１の発光体２からの光５の比率は、（１又は複数の）第２の発光体３からの光６の比率とほぼ同じである。しかしながら、繊維質多孔質ストリップ１９は、均一ではなく、繊維２２の密度は、多孔質ストリップ１９に沿って点ごとに変動し得る。以下にさらに説明されるように、多孔質ストリップ１９の不均一性に起因するそのような吸光度のバックグラウンド変動は、測定の感度、すなわち標識粒子２１の検出可能な最小濃度を制限し得る。
【００９６】
図７も参照すると、分析試験装置１は、第１及び第２の波長λ１、λ２が、ラテラルフロー試験ストリップ１８に使用される標識粒子２１に対して適切に選択されることを条件として、多孔質ストリップ１９の不均一性による吸光度のそのようなバックグラウンド変動を補償し得る。例えば、標識粒子２１の紫外可視スペクトル２３を得て、標識粒子２１の吸光度が波長／周波数と共にどのように変動するかを決定し得る。第１の波長λ１は、標識粒子２１のピーク吸光度にあるか又はそれに近い波長になるように選択される。第２の波長λ２は、標識粒子２１のピーク吸光度から実質的に離れた波長になるように選択される。言い換えれば、第１及び第２の波長λ１、λ２は、標識粒子が第２の波長λ２よりも第１の波長λ１において比較的高い吸光度を有するように選択される。第１の波長λ１と第２の波長λ２との間の吸光度の比は、例えば、少なくとも２、５以下、１０以下、又は１０を超える係数であり得る。
【００９７】
第１及び第２の波長λ１、λ２は、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲内にあり得る。第１及び第２の波長λ１、λ２は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲内にあり得る。
【００９８】
特に図６を参照すると、第１の波長λ１付近の波長を有する（１又は複数の）第１の発光体２からの光５は、繊維２２によって散乱及び／又は吸収されることに加えて、標識粒子２１によって吸収される。対照的に、第２の波長λ２付近の波長を有する（１又は複数の）第２の発光体３からの光６は、標識粒子２１によってほんのわずかしか吸収されないか又は全く吸収されない。
【００９９】
図８〜図１０も参照すると、ラテラルフロー試験ストリップ１８が光路７の試料受容部８を通過し得、吸光度値Ａ（ｘ）がラテラルフロー試験装置１８の多孔質ストリップ１９に沿った位置ｘの関数として測定される。吸光度値Ａ（ｘ）は、試料９が試料受容部８を占有しているときの透過率又は反射率の差及び基準条件、例えば試料９の不在に基づいて決定される。
【０１００】
第１の波長λ１における吸光度Ａ１（ｘ）及び第２の波長λ２における吸光度Ａ２（ｘ）は、多孔質ストリップ１９の繊維２２による散乱及び／又は吸収からの実質的に等しい寄与を有する。バックグラウンド吸光度レベルは、繊維２２の密度の不均一性のために、多孔質ストリップ１９に沿った位置ｘと共に変動する。標識粒子２１から生じる吸光度信号は、それらが多孔質ストリップ１９の不均一性から生じるバックグラウンド分散より少なくとも大きくなければ、確実に検出することはできない。これは、ラテラルフロー試験ストリップ１８を使用して検出することができる標識粒子濃度の下限を制限する。同じバックグラウンド分散は、標識粒子２１の濃度／光学密度の定量的測定の分解能も制限する。
【０１０１】
しかしながら、繊維２２は、第１及び第２の波長λ１、λ２の光をほぼ同じように散乱させるので、第２の波長λ２の吸光度値Ａ２（ｘ）の値は、第１の波長λ１の吸光度値Ａ１（ｘ）から減算され、多孔質ストリップ中の繊維２２の不均一な分布から生じるバックグラウンド吸光度の変動の影響を低減又は除去し得る。
【０１０２】
実際には、差Ａ１（ｘ）−Ａ２（ｘ）が得られるとき、吸光度におけるある程度のバックグラウンド分散が残るが、標識粒子２１に特異的な信号の相対サイズは、場合によっては、バックグラウンド分散に関して実質的に増加させ得る。このようにして、検出され得る標識粒子２１の濃度／光学密度の下限が低減され得る。同様に、標識粒子２１の濃度／光学密度の定量的測定の分解能を増加させ得る。
【０１０３】
正規化空間強度プロファイル、すなわち（１又は複数の）第１及び第２の発光体によって生成された第１及び第２のビームプロファイル１０、１１は、（前述のように）補正が有効となるには実質的に等しいことが好ましいが、絶対空間強度プロファイル（図示せず）が、等しい必要はない。
【０１０４】
第１及び第２の発光体２、３からの光５、６の絶対強度が等しくないとき、第１及び第２の発光体２、３の強度比αは、試料９の不在下で測定され、加重補正、すなわちＡ１（ｘ）−αＡ２（ｘ）を実行するために使用され得る。あるいは、重み係数αは、第１及び第２の波長λ１、λ２における（１又は複数の）光検出器４の異なる感度を説明し得る。
【０１０５】
第１及び第２のエミッタ２、３を交互に照明することによって、分析試験装置１は、二波長測定を実行するためにビームスプリッタ、フィルタ、又はモノクロメータなどの光学部品を必要としない比較的単純な光路７を含み得る。したがって、分析試験装置１は、嵩高くなく、製造が単純で、より安価であり得る。加えて、ビームスプリッタなどの多くの光学部品は、波長依存特性を有し、それは波長λ１、λ２の選択を制限し得る。光路７における光学部品の数を低減することによって、又はいくつかの例では、中間光学部品の必要性を完全に取り除くことによって、二重波長測定のための波長λ１、λ２は、それほど制約されない。
【０１０６】
図１１〜図１３も参照すると、吸光度測定値を得て、補正するプロセスを説明する。図１１〜図１３を参照しながら説明したプロセスは、分析試験装置１の制御装置２７によって行われ得る。
【０１０７】
試料９上の対象領域が光路７の試料受容部８と一致するように、試料９を配置する（工程Ｓ１）。分析試験装置１がラテラルフローストリップ又はマイクロ流体装置を含む自己完結型アッセイに統合されるとき、この段階は、省略されてもよい。（１又は複数の）第１の発光体２が持続時間δｔ１の間オンにされ、（１又は複数の）光検出器４が経路の試料受容部８を透過した（又は反射した）光５を測定する（工程Ｓ２）。任意に、（１又は複数の）第１の発光体２を持続時間δｔ０の間オフにしてもよく、その結果、（１又は複数の）光検出器４は、（１又は複数の）第１の発光体２からの光５によって励起される蛍光も測定し得る（工程Ｓ３）。
【０１０８】
（１又は複数の）第２の発光体３が持続時間δｔ２の間オンにされ、（１又は複数の）光検出器４が経路の試料受容部８を透過した（又は反射した）光６を測定する（工程Ｓ４）。任意に、（１又は複数の）第２の発光体３を持続時間δｔ０の間オフにしてもよく、その結果、（１又は複数の）光検出器４は、（１又は複数の）第２の発光体２からの光６によって励起される蛍光も測定し得る（工程Ｓ５）。
【０１０９】
（１又は複数の）第２の発光体３を使用して決定された吸光度値Ａ２（ｘ）は、Ａ１（ｘ）−αＡ２（ｘ）に従って（１又は複数の）第１の発光体２を使用して決定された吸光度値Ａ１（ｘ）を補正するために減算され、式中、αは、第１の波長λ１と第２の波長λ２との間の照明の絶対強度の差及び／又は第１及び第２の波長λ１、λ２における（１又は複数の）光検出器４の異なる感度を考慮するための重み係数である（工程Ｓ６）。
【０１１０】
あるいは、透過率における測定では、第１のエミッタ２からの光５の透過率を第２のエミッタ３からの光６の透過率で除算することによって単純な計算を実行し得る。
【０１１１】
さらに試料９を測定する場合、次の試料９を配置し得る（工程Ｓ７）。あるいは、同じ試料９上に追加の対象領域が存在する場合、例えば、試料９が２つ以上の試験領域２０を有するラテラルフロー試験ストリップ１８である場合、試料９は、試料受容部８内の次の対象領域に再位置付けしてもよい。
【０１１２】
期間δｔ１及びδｔ２は、例えば１０ｍｓ以上５００ｍｓ以下の範囲内にあってもよい。
【０１１３】
測定ジオメトリ
分析試験装置１は、ある範囲のエミッタ２、３及び光検出器４のジオメトリを使用するように構成され得る。
【０１１４】
図１４も参照すると、光路７は、（１又は複数の）光検出器４が光路７の試料受容部８を透過した光５、６を受容するように構成され得る。透過率における測定の場合、（１又は複数の）発光体２、３及び（１又は複数の）フォトダイオード４は、単純に光路７に対応する間隙によって離間されてもよい。その場合、光路７の試料受容部８は、試料９が分析試験装置１に受容されたときに試料９によって占められる間隙の部分に対応する。
【０１１５】
例えば、ラテラルフロー試験ストリップ１８の形態の試料９が使用される場合、ラテラルフロー試験ストリップ１８は、（１又は複数の）発光体２、３と（１又は複数の）フォトダイオード４との間に位置付けられた試験領域２０を有するように配列され得る。経路７の試料受容部８は、光経路７と交差するラテラルフロー試験ストリップ１８の厚さに対応する。
【０１１６】
追加の光学部品を光路７に含んでもよい。例えば、発光体２、３から光路７への光及び／又は光路７から（１又は複数の）フォトダイオード４への光は、スリット又は他の開口によって制限されてもよい。任意に、ディフューザ、１又はそれ以上のレンズ、及び／又は他の光学部品も光路７に含んでもよい。
【０１１７】
図１５も参照すると、分析試験装置１は、（１又は複数の）光検出器４が光路７の試料受容部８から反射された光を受容するように構成され得る。例えば、分析試験装置１がラテラルフロー試験ストリップ１８の形態で試料を受容するように配列されているとき、発光体２、３は、第１の角度θ１で試験装置１に受容されるラテラルフロー試験ストリップ１８の対象領域を照明するように構成され得、（１又は複数の）フォトダイオード４は、ラテラルフロー試験ストリップ１８から反射された光を受容するように配列され得る。ラテラル試験ストリップ１８の多孔質ストリップ１９から反射された光は、一般に、繊維２２の概ねランダムな配向により、広範囲の異なる角度に散乱される。その結果、試料受容領域８と（１又は複数の）光検出器４との間の光路７の部分は、第１の角度θ１に等しくする必要がないい第２の角度θ２に配向され得る。いくつかの例では、第１及び第２の角度θ１、θ２は、等しくてもよい。いくつかの例では、発光体２、３及び（１又は複数の）光検出器４は、共焦点構成で配列されてもよい。試料９から反射された光は、試料表面１２から、又は試料９内の深さから発生し得る。
【０１１８】
追加の光学部品を光路７に含んでもよい。例えば、発光体２、３から光路７への光及び／又は光路７から（１又は複数の）フォトダイオード４への光は、スリット又は他の開口によって制限されてもよい。任意に、ディフューザ、１又はそれ以上のレンズ、及び／又は他の光学部品も光路７に含んでもよい。
【０１１９】
図１６も参照すると、分析試験装置１は、アレイ状に配列されてイメージセンサ２４を形成する多数の光検出器４を含み得る。例えば、画像センサ２４は、カメラの一部を形成してもよい。画像センサ２４は、光路７の試料受容部８の全て又は一部を撮像するように配列され得る。例えば、ラテラルフロー試験ストリップ１８が分析試験装置１に受容されると、画像センサ２４は、１又はそれ以上の試験領域２０及び多孔質ストリップ１９の周囲領域を撮像するように配列され得る。ラテラルフロー試験ストリップ１８は、１又はそれ以上の対２５を含んでもよく、各対２５は、試験領域２０及び対照領域２６を含み、画像センサ２４は、１又はそれ以上の対２５を同時に撮像するように配列され得る。多孔質ストリップ１９を構成する繊維２２の不均一性によるバックグラウンド分散を補償するために、第２の基準波長λ２を使用して捕捉された画像を第１の測定波長λ１を使用して捕捉された画像から減算してもよい。第１及び第２のエミッタ２、３からの照明の絶対強度が実質的に等しくないとき、及び／又は画像センサ２４の感度が第１の波長λ１と第２の波長λ２との間で異なるとき、減算は、重み係数αを使用して重み付けされ得る。
【０１２０】
画像センサ２４を使用して、透過光又は反射光を撮像し得る。追加の光学部品を光路７に含んでもよい。例えば、発光体２、３から光路７への光及び／又は光路７から（１又は複数の）フォトダイオード４への光は、スリット又は他の開口によって制限されてもよい。任意に、ディフューザ、１又はそれ以上のレンズ、及び／又は他の光学部品も光路７に含んでもよい。
【０１２１】
図１７及び図１８も参照すると、分析試験装置１は、液体輸送経路４１の第１の端部４３に最も近い液体試料受容領域４２に受容された液体試料を液体輸送経路４１の第２の端部４４に向かって輸送するための液体輸送経路４１も含み得る。液体輸送経路４１は、光路７の試料受容部８と交差している。
【０１２２】
液体輸送経路４１は、多孔質媒体、例えばラテラルフロー試験ストリップ１８の多孔質ストリップ１９の形態を取り得る。多孔質ストリップ１９は、ニトロセルロース又は毛管作用によって水性液体を輸送することができる他の繊維状材料を含み得る。多孔質ストリップ１９は、毛管作用によって液体輸送経路４１に沿って液体を本質的に引き出すことができ得る。使用される繊維に応じて、液体輸送経路４１に沿った液体の輸送を可能にするか又は高めるために表面処理が実行され得る。液体輸送経路４１が多孔質ストリップ１９の形態を取るとき、多孔質ストリップの乾燥部分及び湿潤部分は、液体輸送経路４１に沿って伝播する流頭４５によって分離される。流頭４５が第２の端部４４に到達したとしても、第２の端部４４がリザーバ又は吸い上げパッド６６と接触している場合、液体は、液体輸送経路４１に沿って流れ続け得る（図２８）。
【０１２３】
液体輸送経路４１は、光路７の試料受容部８と交差し、試料受容部内の多孔質ストリップ１９の光学吸光度を時間の関数として監視し得る。そのような測定は、時に「動的（ｄｙｎａｍｉｃ）」又は「動的（ｋｉｎｅｔｉｃ）」測定と呼ばれてもよい。例えば、ラテラルフロー試験ストリップ１８が試料受容部８内に試験領域２０を有するように配列されている場合、標識粒子２１の濃度の発達は、時間の関数として、第１及び第２の波長λ１、λ２で試験領域２０の吸光度を測定することによって時間の関数として追跡され得る。ラテラルフロー試験ストリップ１８が追加の対象領域、例えば対照領域２６又はさらなる試験領域２０を含む場合、分析試験装置１は、追加の対のエミッタ２、３及び（１又は複数の）光検出器４が提供され得る。
【０１２４】
液体輸送経路４１は、ラテラルフロー試験ストリップ１８の多孔質ストリップ１９である必要はない。あるいは、液体輸送経路４２は、マイクロ流体装置のうちの１又はそれ以上のチャネルの形態を取り得る。
【０１２５】
このようにして、アッセイの開発に関する動的情報を得てもよい。動的情報は、例えば、信頼性があると見なされる結果について、アッセイが予想通りに又は許容範囲内で挙動したことを確認するために有用であり得る。使用される場合、間隔δｔ１、δｔ２、及びδｔ０は、アッセイが開発されるタイムスケールと比較して比較的短くあるべきである。
【０１２６】
第１の及び第２のエミッタの光路への結合
対応する正規化空間強度プロファイル１０、１１が光路７の試料受容部８において実質的に等しくなるように、第１及び第２のエミッタ２、３からの光５、６を光路７上に導入するいくつかの異なる方法が存在する。
【０１２７】
例えば、図１９も参照すると、第１及び第２のエミッタ２、３からの光５、６は、間隙によって分離された一対のスリット部材４７によって画定されたスリット４６を通して光路７上に導入され得る。スリット部材４７は、例えばナイフエッジ部材であり得る。第１及び第２のエミッタ２、３は、スリット４６の入口から距離ｄをおいて共に接近して配列されている。第１及び第２のエミッタ２、３は、互いに実質的に平行に、例えばスリット４６を画定するスリット部材４７に垂直に配向され得る。あるいは、第１及び第２のエミッタ２、３は、スリット４６上に収束するように配向され得る。
【０１２８】
スリット４６を画定するスリット部材４７に垂直な方向に沿って配列を見たときに、スリット４６が一対のエミッタ２、３を垂直に二等分するように、各対の第１及び第２のエミッタ２、３を配列し得る。例えば、スリット部材４７が１組のデカルト軸に関してｘ−ｙ平面内にスリットを画定する場合、スリット４６は、ｚ軸に沿って見たときに各対のエミッタ２、３を垂直に二等分しなければならない。
【０１２９】
任意に、ディフューザ４８は、スリット４６とエミッタ２、３との間の点に配列してもよい。発光体２、３からの光５、６を収集及び／又は集束させるために、１又はそれ以上のレンズ（図示せず）も含まれ得る。
【０１３０】
図２０及び図２１も参照すると、第１及び第２のエミッタ２、３のそれぞれは、実質的に同様の円筒対称角放出プロファイルを有し得る。例えば、第１及び第２のエミッタ２、３は、ガウス角放出プロファイルを有し得る。円対称の正規化強度プロファイル１０、１１の中心点を垂直に二等分する線に沿って、各正規化強度プロファイル１０、１１の値は、実質的に等しくなり、すなわち垂直二等分線に沿ったＩ１（ｘ，ｙ）＝Ｉ２（ｘ，ｙ）である。このように、第１及び第２の正規化強度プロファイル（ビームプロファイル）１０、１１は、比較的単純でコンパクトな光学配列を使用して、スリット４６の長さに沿って実質的に等しくなり得る。
【０１３１】
スリット４６は、細かい空間分解能を提供し、正規化強度プロファイル１０、１１がスリット４１の幅ｔにわたって実質的に等しいことを確実にするために、比較的狭くなければならない。スリットは、１００μｍ以上１ｍｍ以下の幅を有し得る。好ましくは、スリットは、３００μｍ以上５００μｍ以下の幅を有する。
【０１３２】
第１及び第２のエミッタ２、３からの光路７へのスリット４６を通して結合光５、６は、透過又は反射における測定に使用され得る。
【０１３３】
図２２も参照すると、分析試験装置１のいくつかの例では、光路７は、いかなる従来の光学部品も含む必要はない。例えば、発光ダイオードアレイ６０は、単純に光検出器４への単純な光路７の他端に配列されてもよく、すなわち光路７は、試料受容部８のみを含む。発光ダイオードアレイ６０は、少なくとも２つの発光ダイオード、すなわち１つの第１の発光体２及び１つの第２の発光体３を含む。発光ダイオードアレイ６０は、コンピュータ、テレビなどのための発光ダイオード表示装置に見られるものと同様の寸法の複数の発光ダイオードピクセルから構成され得る。発光ダイオードアレイ６０は、第１の発光体２と第２の発光体３との混合物を含み得る。
【０１３４】
試料９が複数の対象領域を含む場合、試料９を発光ダイオードアレイ６０の前に移動させて試料９を走査してもよい。あるいは、発光ダイオードアレイ６０及び対応する光検出器４を移動させて試料９を走査してもよい。あるいは、発光ダイオードアレイ６０及び１又はそれ以上の光検出器４は、各領域が同時に測定され得るように、試料９の各対象領域に対応して配列され得る。
【０１３５】
発光ダイオードアレイ６０は、反射又は透過における測定に使用され得る。
【０１３６】
図２３も参照すると、発光ダイオードアレイ６０は、一方向に延在してもよいし、直線状の発光ダイオードアレイ６０であってもよい。
【０１３７】
例えば、試料が第１の方向ｘに長手方向に、第２の方向ｙに横方向に延在し、かつ第３の方向ｚに厚さを有するラテラルフロー試験ストリップ１８の形態である場合、発光ダイオードアレイ６０は、横方向ｙ方向にラテラルフロー試験ストリップ１８の実質的な幅にわたって延在し得、縦方向ｘ方向に比較的短い距離にわたって延在し得る。ラテラルフロー試験ストリップ１８が透過率測定用の窓を含む試料載置ステージ２９に載置されている場合、発光ダイオードアレイ６０は、ラテラルフロー試験ストリップ１８の実質的な幅にわたって延在し得る。あるいは、ラテラルフロー試験ストリップ１８は分析試験装置１に対して固定して載置されてもよく、各試験領域２０及び／又は対照領域２６に対応して一対のＬＥＤアレイ６０及び光検出器４が提供され得る。
【０１３８】
図２４も参照すると、発光ダイオードアレイを使用して追加の光学部品を必要としないが、発光ダイオードアレイ６０を形成する第１及び第２の発光体２、３からの光５、６を光路７に入る前にスリット部材４７によって画定されたスリット４６を通過させることが有利であり得る。このようにして、発光ダイオードアレイ６０を使用して行われた測定の空間分解能を改善し得る。
【０１３９】
任意に、ディフューザ４８を発光ダイオードアレイ６０と光路７の試料受容部８との間に配列してもよい。発光ダイオード６０からの光５、６を収集及び／又は集束させるために、１又はそれ以上のレンズ（図示せず）も含まれ得る。
【０１４０】
図２５及び図２６も参照すると、発光ダイオードアレイ６０を実装する１つの方法は、第１及び第２の発光体２、３を互いの上に積み重ねることである。各第１の発光体２は、第１の波長λ１にピーク放出を有する発光ダイオードの形態を取り、対応する第２の発光体３は、第２の波長λ２にピーク放出を有する発光ダイオードの形態を取る。第１及び第２の発光体２、３は、交互の照明を可能にするために別々にアドレス指定され得る。
【０１４１】
第２の発光体３は、第１の波長λ１において透明又は実質的に透明な材料を使用して製造され得る。例えば、第１の波長λ１における第２の発光体３の吸光度６１は、比較的低くてもよい。吸光度は、それが５０％未満、２５％未満、１５％未満、１０％未満、又は５％未満である場合（すなわち、５０％を超える、７５％を超える、８５％を超える、９０％を超える、又は９５％を超える透過率）、比較的低いと考えられ得る。このようにして、第２の発光体３を提供する発光ダイオードを第１の発光体２を提供する発光ダイオードの上に堆積させ得、第１のエミッタ２は、第２の発光体２を通して光路７に光５を放出し得る。
【０１４２】
この配列は、透過率測定には特にコンパクトであり得るが、反射率測定にも使用され得る。
【０１４３】
図２７も参照すると、発光ダイオードアレイ６０の別の選択肢は、複数の第１及び第２の発光体２、３を「チェス盤」パターンで交互に並べたアレイ状に複数の第１及び第２の発光体２、３を配列することである。発光ダイオードアレイ６０の個々の発光体２、３、又はピクセルが、例えば発光ダイオードディスプレイ又はテレビのピクセルに匹敵するように小さくされるとき、第１及び第２の発光体２、３によって生成された正規化空間強度プロファイル１０、１１は、実質的に均一であり、典型的なピクセル寸法の数倍を超える距離で互いに等しくてもよい。例えば、発光ダイオードアレイ６０のピクセルピッチは、５μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であり得る。正規化空間強度プロファイル１０と正規化空間強度プロファイル１１との間の差は、「チェス盤」発光ダイオードアレイ６０と光路７の試料受容部８との間にディフューザ４８を配列することによってさらに低減され得る。第１及び第２の発光体２、３は、交互の照明を可能にするために別々にアドレス指定可能である。
【０１４４】
この配列は、透過率測定には特にコンパクトであり得るが、反射率測定にも使用され得る。
【０１４５】
図２８も参照すると、分析試験装置１は、自己完結型の使い捨てラテラルフロー試験装置６２に統合され得る。
【０１４６】
ラテラルフロー試験装置６２は、試料受容部６３、共役部６４、試験部６５、及び芯部６６に分割された多孔質ストリップ１９を含む。多孔質ストリップ１９は、基部６７内に受容されている。蓋６８は、多孔質ストリップ１９を固定し、露出を必要としない多孔質ストリップ１９の部分を覆うために基部６７に取り付けられる。蓋６８は、試料受容部６３の一部を露出して液体試料受容領域４２を画定する試料受容窓６９を含む。蓋及び基部６７、６８は、例えばポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、又は同様の材料などのポリマーから作製される。
【０１４７】
基部５７は、一対の発光ダイオードアレイ６０が受容される凹部７０を含む。各発光ダイオードアレイ６０は、前述のように構成され得る。蓋６８は、一対の光検出器４が受容される凹部７１を含む。光検出器４は、フォトダイオードの形態を取り得る。一対の発光ダイオードアレイ６０及びフォトダイオード４は、多孔質ストリップ１９の試験領域２０の両側に配列されている。第２の対の発光ダイオードアレイ６０及びフォトダイオードは、多孔質ストリップ１９の対照領域２６の両側に配列されている。スリット部材４７は、発光ダイオードアレイ６０を多孔質ストリップ１９から分離して、３００μｍ以上５００μｍ以下の範囲の幅を有する狭いスリット４６を画定する。スリット部材４７は、多孔質ストリップ１９の幅を横切って横方向に延在するスリット４６を画定する。例えば、多孔質ストリップ１９が第１の方向ｘに延在し、第３の方向ｚに厚さを有する場合、スリット４６は、第２の方向ｙに延在する。さらなるスリット部材４７は、フォトダイオード４を多孔質ストリップ１９から分離するスリット４６を画定する。スリット４６は、水分が凹部７０、７１に入るのを防ぐために透明材料の薄層で覆われてもよい。材料は、その波長λで７５％を超える、８５％を超える、９０％を超える、又は９５％を超える光を透過する場合、特定の波長λに対して透明であると考えられ得る。任意に、各発光ダイオードアレイ６０と対応するスリット４６との間にディフューザ４８を含めてもよい。
【０１４８】
液体試料７２は、例えばスポイト７３又は同様の道具を使用して試料受入窓６９を通して試料受容部６３に導入される。液体試料７２は、多孔質ストリップ６３、６４、６５、６６の多孔性の毛管作用、又は吸い上げ作用によって、液体輸送経路４１に沿って第２の端部４４に向かって輸送される。多孔質ストリップ１８の試料受容部６３は、典型的には繊維状セルロースフィルタ材料から作製される。
【０１４９】
共役部６４は、試験されている分析物を結合するための少なくとも１つの粒子状標識結合試薬で前処理されて、標識粒子−分析物複合体（図示せず）を形成している。粒子状標識結合試薬は、典型的には、例えば、分析物に特異的に結合するように増感されているナノメートルサイズ又はマイクロメートルサイズの標識粒子２１である。粒子は、検出可能な応答を提供し、これは、通常、特定の色などの可視の光学的応答であるが、他の形態を取ってもよい。例えば、赤外線で可視である粒子、紫外線下で蛍光を発する粒子、又は磁性を有する粒子が使用され得る。典型的には、共役部６４は、液体試料７２中の１種類の分析物の存在について試験するために１種類の粒子状標識結合試薬で処理される。しかしながら、２つ以上の粒子標識結合試薬を同時に使用して２つ以上の分析物を試験するラテラルフロー装置６２を製造してもよい。共役部６４は、典型的には、繊維状ガラス、セルロース、又は表面改質ポリエステル材料から作製される。
【０１５０】
流頭４５が試験部６５に移動すると、標識粒子−分析物複合体及び未結合標識粒子が第２の端部４４に向かって運ばれる。試験部６５は、対応する発光ダイオードアレイ６０及びフォトダイオード４の対によって監視される１又はそれ以上の試験領域２０及び対照領域２６を含む。試験領域２０は、標識粒子−標的複合体に特異的に結合し、未反応標識粒子には結合しない固定化結合試薬で前処理される。標識粒子−分析物複合体が試験領域２０内で結合されるにつれて、試験領域２０内の標識粒子２１の濃度は、増加する。濃度増加は、対応する発光ダイオードアレイ６０及びフォトダイオード４を使用して試験領域２０の吸光度を測定することによって、監視され得る。試験領域２０の吸光度は、液体試料７２が添加されてから設定された期間が経過すると測定され得る。あるいは、試験領域２０の吸光度は、ラテラルフローストリップが発達するにつれて連続的に又は規則的な間隔で測定され得る。
【０１５１】
ネガティブ試験と単に正確に機能しなかった試験とを区別するために、試験領域２０と第２の端部４４との間に対照領域２６がしばしば提供される。対照領域２６は、未結合標識粒子を特異的に結合し、標識粒子−分析物複合体を結合しない第２の固定化結合試薬で前処理される。このように、ラテラルフロー試験装置６２が正確に機能し、液体試料７２が共役部６４及び試験部６５を通過した場合、対照領域２６は、吸光度の増加を示す。対照領域２６の吸光度は、検査領域２０の場合と同様に、第２の対の発光ダイオードアレイ６０及びフォトダイオード４によって測定されてもよい。試験部６５は、典型的には、繊維状ニトロセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、又は電荷変性ナイロン材料から作製される。これらの材料は、全て繊維状であり、したがって吸光度測定の感度は、多孔質ストリップ１９の材料の不均一性を補正するために第２の波長λ２を使用して得られる測定値を減算することによって改善され得る。
【０１５２】
第２の端部４４に近接して提供される芯部６６は、検査部６５を通過した液体試料７２を吸い上げ、液体試料７２の貫流を維持するのを助ける。芯部６６は、典型的には繊維状セルロースフィルタ材料から作製される。
【０１５３】
図２８には示されていないが、自己完結型ラテラルフロー試験装置６２はまた、基部６７又は蓋６８に載置された制御装置２７を含む。ラテラルフロー試験装置６２はまた、使用者が使用中に出力装置２８を見得るように、基部６７又は蓋６８に統合された１又はそれ以上の（１又は複数の）出力装置２８を含み得る。
【０１５４】
例証的な実験データ
前述の考察は、例証的な実験データを参照してよりよく理解され得る。本明細書に記載の分析試験装置１は、例証的な実験データを得るために使用される特定の条件及び試料に限定されない。
【０１５５】
図１、５、及び２９を参照すると、ニトロセルロースから作製されたブランクの多孔質ストリップ１９上に金ナノ粒子インクの試験線７５を堆積させることによって、試験試料を調製した。金ナノ粒子は、ラテラルフロー試験ストリップ１８に使用される標識粒子２１の一種である。各試験線７５は、異なる溶液光学密度の金ナノ粒子インクを使用して堆積された。金ナノ粒子インクの溶液光学密度ＯＤは、対応する試験線７５内の金ナノ粒子の密度の尺度であると考えられ得る。例えば、図２９に示す試験試料は、それぞれ１５、１００、２５、７、５、２、０．８、及び０．１の溶液ＯＤを有する金ナノ粒子インクを使用して堆積させた８本の試験線７５ａ、…、７５ｈを含んでいた。各試験線７５ａ、…、７５ｈは、１．０±０．５ｍｍ幅であり、試験線７５ａ、…、７５ｈの中心間距離は、２．０±０．５ｍｍである。
【０１５６】
図３０も参照すると、ブランクのニトロセルロース多孔質ストリップ１９について吸光度測定が実施され、光学密度の変動ΔＯＤがブランクの多孔質ストリップ１９に沿った位置ｘの関数として示されている。この例では、積分球（図示せず）を使用して実質的に等しいビームプロファイル１０、１１を提供し、発光ダイオードの形態の第１及び第２のエミッタ２、３を積分球の第１のポートに結合し、積分球の第２のポートからの光がブランクのストリップを照明した。光検出器４をブランクの多孔質ストリップ１９の反対側に配し、光学密度（吸光度）を透過率で測定した。第１の発光ダイオード２は、緑色光５（破線）を放出し、第２の発光ダイオード３は、近赤外（ＮＩＲ）波長の光６（点線）を放出した。ビームプロファイル１０、１１は、積分球（図示せず）内部の多重反射のために実質的に均一かつ実質的に等しかった。
【０１５７】
測定は、ブランクのニトロセルロース多孔質ストリップ１９をフォトダイオード４と発光ダイオード２、３との間の間隙を通して移動させ、フォトダイオード４の出力信号を距離の関数として記録することによって得られた。ブランクのニトロセルロース多孔質ストリップ１９を、ステッピングモーターを使用して移動させた。
【０１５８】
ブランクのニトロセルロースストリップ１９の透過率の不均一性は、緑色波長及び近赤外波長における測定値が、実質的に同様であるため、広い波長範囲にわたって再現可能であることが観察され得る。第２の波長で行われた測定値を減算することは、多孔質ストリップ１９のバックグラウンド不均一性を実質的に補正し得る。例えば、緑色発光ダイオード単独で得られた吸光度測定値Ａ１（ｘ）については、ΔＯＤの範囲は、０．００８を超えていたが、差Ａ１（ｘ）−Ａ２（ｘ）（実線）は、約０．００１のΔＯＤの範囲を有する。これは、バックグラウンド信号の実質的な減少を表し、その結果、標識粒子２１のより低い光学密度が分解可能であり得る。
【０１５９】
ラテラルフロー試験ストリップ１８において標識粒子２１として一般的に使用される、試験線７５に使用される金ナノ粒子は、緑色において強く吸収するが、赤外線においては比較的弱く吸収することが知られている。したがって、本明細書に記載の分析試験装置の一例は、緑色及び近赤外線有機発光ダイオードを使用して得られた信号の差を比較し得る。また、同じアプローチを撮像カメラアプローチと共に使用し得る。
【０１６０】
図３１も参照すると、緑色光（点線）及び近赤外光（点線）を使用して試験線７５を含む試験試料を測定した。使用した試験試料は、０．００６、０．０１、０．０３、０．０６、及び０．１の溶液光学密度を有するインクを使用して堆積させた試験線７５を含んだ。緑色の信号表示からＮＩＲ信号を減算することによって得られた補正された信号（実線）は、バックグラウンド変動性を減少させ、それによって試験線７５から生じる信号を分解することが可能になる。０．００６、０．０１、０．０３、０．０６、及び０．１の溶液光学密度を有するインクを使用して堆積された試験線７５は、緑色光のみを使用しては効果的に分解不可能であるが、補正信号を使用して容易に区別することができる。
【０１６１】
図３２も参照すると、緑色波長と近赤外線波長とにおける吸光度ΔＯＤ（実線）、緑色光のみを使用して測定された吸光度ΔＯＤ（破線）、及び市販のハンドヘルドラテラルフロー装置リーダーを使用して測定された吸光度ΔＯＤ（鎖線）間の差を使用した測定値の比較が示される。市販のハンドヘルドリーダーは、Ｏｐｔｒｉｃｏｎ（ＴＲＭ）Ｃｕｂｅ−Ｒｅａｄｅｒ（ＲＴＭ）であった。図の読みやすさを改善するために、異なる測定系列がｙ軸方向にシフトされている。補正された二波長測定は、ＯＤ＝０．１以下の溶液光学密度を有するインクに対応するより暗い線の解像度を可能にすることが観察され得る。
【０１６２】
図３３も参照すると、緑色波長とＮＩＲ波長とにおける吸光度ΔＯＤ（実線）、緑色光のみを使用して測定された吸光度ΔＯＤ（破線）、市販のベンチトップラテラルフローデバイスリーダーを使用して測定された吸光度ΔＯＤ（鎖線）、及びハンドヘルドラテラルフロー装置リーダーを使用して測定された吸光度ΔＯＤ（鎖線）の差について試験線７５を使用して、限界光学密度（ＬＯＤ）、すなわち金ナノ粒子密度の関数としての吸光度の最小分解可能変化を決定した。市販のベンチトップリーダーは、Ｑｉａｇｅｎ（登録商標）ＥＳＥＱｕａｎｔ（登録商標）ラテラルフローリーダーであった。市販のリーダー又は単一波長吸光度測定で観察された約０．０１〜０．０２（ＤＯＤ）のＬＯＤは、ニトロセルロース多孔質ストリップ１９の不均一性によって制限され、それは多孔質ストリップ１９上に印刷された試験線７５を隠す。二波長（実線）測定では、ニトロセルロースの厚さの変動の影響は、試験線７５を照明するために、２つのＬＥＤを使用して約１．４×１０−３のＬＯＤ、又は積分球を使用して約５×１０−４のＬＯＤまで低減することができる。
【０１６３】
図３４も参照すると、トロポニンアッセイを実行するためにラテラルフロー試験ストリップ１８を走査することによって得られた実験データは、市販のハンドヘルドリーダー（鎖線）、市販のベンチトップリーダー（点線）、フォトダイオードと対向配列された緑色発光ダイオードを使用する単純透過型リーダー（破線）、分析試験装置１の一例（実線）について示している。この場合に使用される分析試験装置１は、透過モードで操作し、第１のエミッタ２は、緑色発光ダイオードであり、第２のエミッタ３は、近赤外発光ダイオードであった。図の読みやすさを改善するために、異なる測定系列がｙ軸方向にシフトされている。
【０１６４】
例示の分析試験装置１を使用して得られた測定値は、単一波長有機発光ダイオード／有機フォトダイオード対と比較して、バックグラウンドノイズが実質的に低減されていることが観察され得る。試験領域２０及び対照領域２６は、この例証的なデータでは十分に分解されているが、低減されたバックグラウンドノイズは、分析試験装置１が単一波長（緑色のみ）装置よりも低い濃度を検出することを可能にし得る。
【０１６５】
図３５も参照すると、ブランクのニトロセルロース多孔質ストリップ１９の吸光度変動ΔＯＤに関する測定及びモデリングの結果が示されている。ｙ軸（ΔＯＤ）は、多孔質ストリップ１９に沿った光学密度変動、すなわち多孔質ストリップ１９に対するΔＯＤの最大値−最小値である。増加するｘ軸方向は、第１及び第２のビームプロファイル１０、１１の増加する類似性に対応する。
【０１６６】
３回の実験測定に対応するデータが示されている（三角形の実線は、適合線）。最も左側の、又は最小の等しい点は、第２のエミッタ、すなわちＮＩＲ波長を使用して補正なしで測定されたΔＯＤに対応する。最も右の、又は最大の等しい点は、積分球（図示せず）を使用して測定されたΔＯＤに対応する。第３の（中間）実験点は、それぞれ緑色及びＮＩＲ光を放出する単純な（並列）対の無機ＬＥＤを使用して測定されたΔＯＤに対応する。一対の発光ダイオードを使用して測定されたΔＯＤの値は、積分球（図示せず）を使用して測定されたΔＯＤの３倍であり、これは、第１のビームプロファイル１０と第２のビームプロファイル１１との間の差の程度に起因し得る。しかしながら、一対の発光ダイオードを使用する測定もまた、緑色波長のみを用いて測定されたΔＯＤよりも約４．５倍低い。
【０１６７】
第１の（緑色）及び第２の（ＮＩＲ）エミッタ２、３の異なるビームプロファイルに対して達成可能なΔＯＤのモデリングの結果に対応するデータも示されている（白丸の破線は、適合線）。モデリングは、図３５に概略的に示される異なるビームプロファイルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを有するブランクの多孔質ストリップ１９に対応する実験的に測定されたΔＯＤデータを畳み込むことによって実行した。第１組のビームプロファイルＡは、単一波長測定に対応し（すなわち、ＮＩＲ照明プロファイルは、存在しない）、最小均一性（又は最大差）を表す。１組のビームプロファイルＤは、同一の第１及び第２のビームプロファイル１０、１１に対応し、最大均一性を表す。ビームプロファイルＢ及びＣは、第１及び第２のビームプロファイル１０、１１が差を示す中間状況を表す。
【０１６８】
積分球（図示せず）に対応する測定データは、モデル化された値ゼロよりも大きい。これは、ビームプロファイルが完全に同一ではないことに起因する可能性があり、又は第２の色を使用して測定吸光度値を減算することによる補正に用いられる単純ニトロセルロース厚さ変動モデルからの偏差に起因する可能性がある。それにもかかわらず、積分球（図示せず）測定値の約５ｅ−４のΔＯＤの値は、単一波長値ΔＯＤ＞０．０６と比較して実質的に低減される。
【０１６９】
修正
上記の実施形態に対して多くの修正を行い得ることが理解されよう。そのような修正は、分析試験装置の設計、製造、及び使用において既に知られており、本明細書で既に説明された特徴の代わりに又はそれに加えて使用され得る等価及び他の特徴を伴い得る。一実施形態の特徴は、別の実施形態の特徴によって置換又は補足されてもよい。
【０１７０】
用途は、主にＬＦＤを用いた吸光度測定に関して記載されているが、蛍光測定もまた、上記と同じ方法及び吸光度測定値を得て補正する上記のプロセスと同様の測定プロセスを使用して行われ得る（図１１参照）。
【０１７１】
例えば、前述のように、（１又は複数の）第１の発光体２を持続期間δｔ０の間オフにしてもよく、その結果、（１又は複数の）光検出器４は、（１又は複数の）第１の発光体２からの光５によって励起される蛍光を測定し得る（工程Ｓ３）。同様に、（１又は複数の）第２の発光体３を期間δｔ０の間オフにしてもよく、その結果、（１又は複数の）光検出器４は、（１又は複数の）第２の発光体２からの光６によって励起される蛍光を測定し得る（工程Ｓ５）。このアプローチは、第１の波長λ１の光５を使用して第１の蛍光マーカーを励起し、第２の波長λ２の光６を使用して第２の蛍光マーカーを励起するために使用することができる。
【０１７２】
第１の波長λ１の光５の一部は、繊維２２によって散乱され、したがって蛍光を励起するのに利用できない。同様に、第２の波長λ２の光６の一部は、繊維２２によって散乱され、したがって蛍光を励起するのに利用できない。しかしながら、前述のように、繊維２２は、第１及び第２の波長λ１、λ２の光をほぼ同じように散乱させる。したがって、第１及び第２の波長λ１、λ２で励起された蛍光測定値に対する多孔質ストリップ１９の不均一性の影響は、実質的に同じであり得る。これにより、２つ（又はそれ以上）の蛍光マーカーの相対濃度に基づくアッセイの精度を改善することができる。
【０１７３】
あるいは、第１のエミッタ２を使用して第１の波長λ１によって励起された蛍光を測定し、第２のエミッタ３を使用して補正を実行してもよい。
【０１７４】
再び図１３を参照すると、第１のエミッタ２を持続時間δｔ１の間照明し、続いて第１及び第２のエミッタ２、３を両方とも持続時間δｔ０の間照明せず、続いて第２のエミッタ３を持続時間δｔ２の間照明する。第１のエミッタ２の照明期間δｔ１の間に蛍光マーカーが励起され、蛍光は、非照明期間δｔ０の間に検出される。第２のエミッタ３の照明期間δｔ２の間、（反射率又は透過率における）第２の波長λ２での光６の吸光度は、試料９がないときの光路７を基準レベル（すなわちゼロの吸光度）として使用して決定される。上記で説明したように、繊維２２による散乱に起因する多孔質ストリップ１９の吸光度は、第１の波長λ１と第２の波長λ２との間で共変動すると予想される。このようにして、蛍光を励起するのに利用可能な第１の波長λ１の光５の量は、（１−Ａ２（ｘ））に比例して変動することが予想され、式中、Ａ２（ｘ）は、第２の波長λ２で決定される吸光度を表す。第１の波長λ１の光５によって励起された測定蛍光は、測定蛍光値を（１−Ａ２（ｘ））で除算することによって多孔質ストリップ１９の不均一性の影響を低減又は除去するように補正され得る。これは、ラテラルフロー蛍光アッセイの検出限界を改善し得る。
【０１７５】
実施例を、ラテラルフロー試験ストリップ１８に関して説明してきたが、本発明の方法及び装置は、最小限の修正によって他の種類の試料９と共に使用することもできる。
【０１７６】
例えば、分析試験装置１は、光路７に対して垂直にマイクロ流体チャネル（図示せず）を受容するように適合された試料受容部８を有する光路７を含み得る。（１又は複数の）マイクロ流体チャネル（図示せず）は、ポリマー材料に機械加工された１又はそれ以上の長さのチューブ又は１又はそれ以上のチャネルの形態であり得る。（１又は複数の）マイクロ流体チャネル（図示せず）は、液体試料の毛管輸送を可能にするように寸法決めされてもよい。第２の波長λ２での測定は、（１又は複数の）マイクロ流体チャネル（図示せず）の壁上の欠陥又は汚染からの散乱又は吸収を補償するために使用することができる。
【０１７７】
複数の分析物への拡張
いくつかの試験では、同じ試料中の２つ以上の分析物の濃度を同時に検出及び定量することが望ましくなり得る。追加的又は代替的に、１又はそれ以上の対象の分析物を含有し得る多くの試料は、着色されていてもよく、例えば血液であってもよい。他の試料は、例えば、尿又は他の生物学的に誘導された物質若しくは副産物の濃度に応じて、ある範囲の色を表示し得る。
【０１７８】
上記の方法及び装置は、試料が着色されているか実質的に透明であるかにかかわらず、単一の試料中の２つ以上の分析物を検出するように適合させることができる。
【０１７９】
一般に、Ｎ−１個の異なる分析物の濃度は、Ｎ個の異なる波長を使用して試料受容部８を順次照明することによって、多孔質ストリップ１９の不均一性又は他のそのようなバックグラウンド散乱源を補正しながら決定され得る。Ｎ個の波長のそれぞれは、対応する組の１又はそれ以上の発光体によって提供され得る。制御装置２７は、シーケンスに従ってＮ組の１又はそれ以上の発光体のそれぞれを照明してもよく、その結果、所与の時間に１組のエミッタのみが発光している。Ｎ−１個の分析物の一部は、直接の対象ではないかもしれない、例えば、Ｎ−１個の分析物の一部は、試料の着色を提供する物質又は組成物であってもよい。しかしながら、試料の着色を提供する分析物を考慮することは、試料に含有される対象の分析物のより正確な検出及び定量化を可能にし得る。
【０１８０】
図３６Ａ及び図３６Ｂも参照すると、ＬＥＤアレイ６０を使用して光を光路７に結合するための第２又は第３の配列（図２５、２７）は、３組以上の発光体に容易に適合させ得る。
【０１８１】
特に図３６Ａを参照すると、ＬＥＤアレイ６０は、多数のピクセル９９を含み得、それぞれが、ＬＥＤサブピクセルの形態の第１のエミッタ２、第２のエミッタ３、及び第３のエミッタ９８を含む。
【０１８２】
特に図３６Ｂを参照すると、ＬＥＤアレイ６０は、多数のピクセル１００を含み得、それぞれが、ＬＥＤサブピクセルの形態の第１のエミッタ２、第２のエミッタ３、第３のエミッタ９８、及び第４のエミッタ１０１を含む。
【０１８３】
図１４に示す透過ジオメトリ又は図１５に示す反射ジオメトリは、３組以上のエミッタによって放出される光による順次照明に使用され得る。画像センサ２４（図１６）の形態の光検出器４を使用して、光路７の試料受容部８を撮像し得る。
【０１８４】
分析物濃度の抽出方法
試料は、一般にＮ−１個の分析物を含み得る。Ｎ−１個の分析物について濃度を抽出する方法は、Ｎ組の１又はそれ以上の発光体から放出される光を使用して順次照明することを含む。各組の発光体は、異なる波長を中心とする光を放出する。分析物の数Ｎ−１とは、多孔質ストリップ１９のバックグラウンド不均一性、（１又は複数の）マイクロ流体チャネル、又は任意の同様のバックグラウンド散乱源からの散乱の補正を可能にするためにエミッタの組の数Ｎより１つ少ない。分析物のいくつかは、試料の着色を引き起こす物質又は組成物であり得る。試料の着色を引き起こす物質又は組成物の定量化は、直接の対象ではないかもしれないが、尿、血液、ワイン、食用油などの着色試料内に含有される１又はそれ以上の対象の分析物のより高感度な検出及び／又はより正確な定量化を可能にすることができる。
【０１８５】
Ｎ−１個の波長のうちｎ番目の波長λｎの光に対して、試料受容部８を通る吸光度をＡ（λｎ）と表す。一般に、吸光度Ａ（λｎ）は、ｎ番目の波長λｎに及ぶ波長範囲に対応する。例えば、Ａ（λｎ）は、波長範囲にわたる強度の積分に基づいて計算されてもよい。
【０１８６】
総吸光度Ａ（λｎ）は、以下の合計と見なし得る：
【数５】
2019529920.tif 000007
式中、ｓ（λｎ）は、多孔質ストリップ１９のバックグラウンド不均一性又は他のバックグラウンド散乱源からの散乱によるｎ番目の波長λｎにおける吸光度であり、ｃｉは、Ｎ−１個の分析物のうちｉ番目の分析物の濃度であり、εｉ（λｎ）は、ｎ番目の波長λｎにおけるＮ−１個の分析物のうちのｉ番目の分析物の吸光度に対する濃度ｃｉに関する係数である。濃度ｃｉは、基準波長、例えば第１波長λ１に対応する吸光度（光学密度）の単位で表される。したがって、係数εｉ（λｎ）はそれぞれ、第１の波長λ１と第ｎの波長λｎとの間のｉ番目の分析物の吸光度の比である。
【０１８７】
吸光度の測定は、例えば、試料受容部８内に試料９が存在する場合と存在しない場合とで測定値を得ることによって、透過ジオメトリにおいて直接的であり得る。
【０１８８】
あるいは、試料９がラテラルフロー試験ストリップ１８であるとき、吸光度値Ａ（λｎ）は、試験領域２０及び未処理の多孔質ストリップ１９の周囲の領域をカバーする画像又はスキャンから得てもよい。あるいは、吸光度値Ａ（λｎ）は、液体試料がラテラルフロー試験ストリップに導入される前に得られる透過／反射の測定値を参照することによって得られてもよい。
【０１８９】
図３７〜図４８も参照すると、ラテラルフローストリップ２０から吸光度「フィンガープリント」とも呼ばれる吸光度値Ａ（λｎ）を得る方法が、理論的にモデル化された有機光検出器（ＯＰＤ）信号を参照して説明される。
【０１９０】
特に図３７を参照すると、理論的ＯＰＤ信号を生成するためのモデルは、それぞれ波長λの関数である代表的なＬＥＤ放出プロファイル１０２、１０３、１０４と組み合わせて、波長λの関数である代表的なＯＰＤ吸収プロファイル１０１に基づいている。第１のＬＥＤ放出プロファイル１０２は、典型的な緑色ＯＬＥＤに対応し、第２のＬＥＤ放出プロファイル１０３は、典型的な赤色ＯＬＥＤに対応し、第３のＬＥＤ放出プロファイル１０４は、典型的な近赤外（ＮＩＲ）ＯＬＥＤに対応する。
【０１９１】
特に図３８を参照すると、理論的ＯＰＤ信号を生成するためのモデルへのさらなる入力は、金ナノ粒子、青色染料、及びニトロセルロース繊維２２のそれぞれについての代表的な吸収プロファイル１０５、１０６、１０７を含む。第１の吸収プロファイル１０５は、金ナノ粒子の吸光度に対応する波長λ依存関数である。第２の吸収プロファイル１０６は、青色染料の吸光度に対応する波長λ依存関数である。第３の吸収プロファイル１０７は、多孔質ストリップ１９を形成するニトロセルロース繊維２２の吸光度に対応する波長λ依存関数である。
【０１９２】
特に図３９を参照すると、理論的ＯＰＤ信号を生成するためのモデルへのさらなる入力は、金ナノ粒子、青色染料、及びニトロセルロース繊維のそれぞれの仮定濃度プロファイル１０８、１０９、１１０を含む。このモデルでは、ラテラルフロー試験ストリップ１８が背面照明され、ラテラルフロー試験ストリップ１８を透過した光が、画像センサ２４を形成する多数のＯＰＤを使用して撮像されると仮定されている。図３９のｘ軸は、画像センサ２４のピクセル単位の距離である。同等の情報は、ラテラルフロー試験ストリップ１８の長さに沿って単一のＯＰＤを走査することによってモデル化又は測定することができる（この場合、距離単位は、例えば、ピクセルではなくｍｍである）。一次Ｙ軸（０〜１．２の範囲）に対してプロットされた第１の仮定濃度プロファイル１０８は、金ナノ粒子の位置依存濃度に対応する。一次Ｙ軸（０〜１．２の範囲）に対してプロットされた第２の仮定濃度プロファイル１０９は、青色染料の位置依存濃度に対応する。二次Ｙ軸（０．９〜１．０２の範囲）に対してプロットされた第３の仮定濃度プロファイル１１０は、ニトロセルロース繊維２２の位置依存濃度に対応する。第３の仮定濃度プロファイル１１０は、多孔質ストリップ１９に沿った位置に伴うニトロセルロース繊維２２の濃度（例えば、繊維の体積分率などの密度を意味する）の揺動を含む。図３９にはまた、ラテラルフロー試験ストリップ１８の長さに沿った異なる位置における変動する照度を表す照明プロファイル１１１が示されている。照明プロファイル１１１は、モデル化された緑色、赤色、及び近赤外線ＯＬＥＤについて同じであると仮定される。
【０１９３】
特に図４０を参照すると、緑色、赤色、及び近赤外線のＯＬＥＤにそれぞれ対応する模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４は、放出プロファイル１０２、１０３、１０４、照明プロファイル１１１、濃度プロファイル１０８、１０９、１１０、及び吸光度プロファイル１０５、１０６、１０７に基づいて推定され得る。擬似乱数に基づいて生成された雑音が、ＯＰＤノイズをシミュレートするために模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４に追加された。
【０１９４】
特に図４１を参照すると、青色染料濃度プロファイル１０９が至る所でゼロである場合について計算された、模擬緑色ＯＰＤ信号１１２ｂが示されている。
【０１９５】
緑色吸光度値を抽出する第１の工程として、一次Ｙ軸（範囲０〜４５００）に対してプロットされたゆっくり変動するバックグラウンドプロファイル１１５を、一次Ｙ軸（範囲０〜４５００）に対してプロットされた模擬緑色ＯＰＤ信号１１２ｂに当てはめる。バックグラウンドプロファイル１１５は、多孔質ストリップ１９のニトロセルロース繊維２２によって透過される平均強度Ｔ０に対する近似値を表す。模擬緑色ＯＰＤ信号１１２ｂは、多孔質ストリップ１９及び金ナノ粒子を通る透過強度Ｔを表す。正規化緑色透過率プロファイル１１６は、二次Ｙ軸（範囲０〜１．２）に対してプロットされたＴ／Ｔ０として計算される。正規化緑色透過率プロファイル１１６は、ニトロセルロース繊維２２の濃度プロファイル１１０における点間の揺動から生じる揺動を保持することが観察され得る。
【０１９６】
特に図４２を参照すると、青色染料濃度プロファイル１０９が至る所でゼロである場合について計算された模擬ＮＩＲ  ＯＰＤ信号１１４ｂが示されている。
【０１９７】
ＩＲ吸光度値を抽出する第１の工程として、一次Ｙ軸（範囲０〜４５００）に対してプロットされたゆっくり変動するバックグラウンドプロファイル１１５を、一次Ｙ軸（範囲０〜４５００）に対してプロットされた模擬ＮＩＲ  ＯＰＤ信号１１４ｂに当てはめる。現在のモデリングの仮定を考えると、バックグラウンドプロファイル１１５は、緑色及びＮＩＲデータに対して同じであるが、実際には、背景プロファイル１１５は、異なる発光体２、３、９８に対して変動し得る。正規化ＮＩＲ透過率プロファイル１１７は、二次Ｙ軸（範囲０〜１．２）に対してプロットされたＴ／Ｔ０として計算される。
【０１９８】
特に図４３及び図４４を参照すると、正規化透過率プロファイル１１６、１１７は、式Ａ＝−ｌｏｇ１０（Ｔ／Ｔ０）に従って吸光度値に変換される。緑色ＯＬＥＤに対応し、ピクセル位置ｘにおける緑色吸光度値ＡＧ（ｘ）を含む第１の模擬吸光度プロファイル１１８が得られる。ＮＩＲ吸光度値ＡＮＩＲ（ｘ）を含む第２の模擬吸光度プロファイル１１９が、ＮＩＲ  ＯＬＥＤに対応して得られる。このようにして計算された吸光度値は、より厳密には、多孔質ストリップ１９の平均濃度（密度／繊維体積分率）と同じ濃度（密度／繊維体積分率）を有する完全に均一なニトロセルロースストリップに対する吸光度の変化と見なされる。そのような値は、デルタ光学密度又はΔＯＤ値とも呼ばれ得る。計算は、透過ジオメトリを参照して概説されているが、反射ジオメトリについても類似の計算が実行されてもよい。
【０１９９】
特に図４５及び図４６を参照すると、推定される吸光度フィンガープリント値が示されている。図４５及び４６の両方とも、Ｘ軸に対してプロットされた緑色の模擬吸光度プロファイル１１８及びＹ軸に対してＮＩＲの模擬吸光度プロファイル１１９の散布図である。各データ点１２０は、模擬ラテラルフロー装置１８の特定の位置ｘにおける一対の緑色吸光度値ＡＧ（ｘ）及びＮＩＲ吸光度値ＡＮＩＲ（ｘ）を表す。
【０２００】
異なる傾斜を有する図４５及び図４６において、２つの異なる相関が観察され得る。第１の相関は、図４６で最も簡単に見られ、ほぼユニタリースロープを有する。これはニトロセルロース繊維に対応し、その緑色とＮＩＲ波長との相互作用は、本質的にモデルにおいても実際にも同じである。第１の相関の極値データ点１２１を調べることによって、ニトロセルロース繊維２２の吸光度「フィンガープリント」とも呼ばれる、ニトロセルロース繊維２２の濃度プロファイル１１０の揺動に起因する一対の吸光度値は、ベクトル表記を使用して、約０．０１のＡＮＣ（λＧ）、約０．０１のＡＮＣ（λＮＩＲ）、又は約（０．０１、０．０１）のＡＮＣとして推定され得る。
【０２０１】
第２の相関は、図４５に最も容易に見られ、金ナノ粒子に対するＮＩＲ光の比較的弱い応答と比較して、金ナノ粒子に対する緑色光の比較的強い応答を表す非常に浅い勾配を有する。第１の相関と同様に、第２の相関について、金ナノ粒子に対応する吸光度「フィンガープリント」は、極値点１２２に基づき、ニトロセルロース繊維２２の濃度プロファイル１１０の変動による信号を減算するベクトル表記を使用して、約１のＡＮＣ（λＧ）、約０．０２のＡＮＣ（λＮＩＲ）、又は約（１、０．０２）のＡＡｕとして推定され得る。吸光度フィンガープリントを推定するこの方法は、例えば３Ｄプロット又はＮ次元分析方法を使用することによって、３つ以上の波長帯の光に拡張され得る。
【０２０２】
模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４を参照して説明された吸光度値を得る方法は、透過ジオメトリ又は反射ジオメトリで得るかにかかわらず、測定データに等しく適用可能であると予想される。
【０２０３】
吸光度値を得る他の方法が使用されてもよい。任意の好適な方法に従って測定吸光度値は、以下に記載されるように、式（６）〜（１３）、（１０ｂ）〜（１３ｂ）、及び／又は式（１０ｃ）に従って分析され得る。
【０２０４】
一般的な場合では、Ｎ−１個の波長のうちｎ番目の波長λｎの光に対して、試料受容部８を通る吸光度（ただし測定される）は、Ａ（λｎ）と表される。吸光度Ａ（λｎ）が各波長λｎで測定される場合、吸光度列ベクトルは、以下のように定義され得る：
【数６】
2019529920.tif 000008
【０２０５】
例えば、吸光度値Ａ（λｎ）は、図４５及び図４６を参照して前述したようにして得られた吸光度フィンガープリント値であり得る。
【０２０６】
同様に、濃度列ベクトルは、以下のように定義され得る：
【数７】
2019529920.tif 000009
【０２０７】
式中、バックグラウンド吸光度ｓ（λｎ）に対応する濃度ｃｓは、基準波長におけるバックグラウンド吸光度、例えば第１の波長λ１におけるｓ（λ１）に設定されるダミー濃度である。分析物濃度ｃｉと同等の単位でダミー濃度を使用することは、以下に記載される計算を通して測定吸光度値の適切なスケーリングを維持する。実際には、以下に説明されるように、方法の較正は、分析物なしにバックグラウンド散乱の測定値を得ることを典型的に含むので、ダミー濃度ｃｓについて好適な値を得ることは、問題ではない。吸光度ベクトルＡは、行列式を使用して、係数εｉ（λｎ）、バックグラウンド吸光度ｓ（λｎ）、及び濃度ベクトルｃに関して表し得る：
【数８】
2019529920.tif 000010
【０２０８】
式中、Ｍは、１≦ｊ≦Ｎ−１及びＭｉＮ＝ｓ（λｉ）に対して係数Ｍｉｊ＝εｊ（λｉ）を有する正方行列である。行列Ｍを反転させることによって、未知の濃度の分析物ｃｉを、各波長λｎで測定吸光度値Ａ（λｎ）から決定し得る：
【数９】
2019529920.tif 000011
【０２０９】
式（９）を適用するためには、逆数Ｍ−１を計算し得るように、行列Ｍの係数Ｍｉｊを知る必要がある。式（９）を評価するとき、バックグラウンド散乱「濃度」に対応して計算された値は、理想的にはダミー濃度ｃｓに等しい。実際の状況では、バックグラウンド散乱の「濃度」に対応して計算された値は、ダミー濃度ｃｓから逸脱することがある。偏差の大きさは、異なる多孔質ストリップ１９、マイクロ流体チャネルなどの間の変動の指標を提供し得る。大きな偏差は、特定の試料又は行列Ｍの係数Ｍｉｊの較正に関して起こり得る問題の指標を提供し得る。
【０２１０】
行列Ｍの係数Ｍｉｊは、各分析物の既知の濃度ｃｉを有する試料を使用した実験的測定から事前に決定され得る。第１の較正試料による１組の測定吸光度値Ａ１（λｎ）は、基準吸光度ベクトルＡ１及び較正濃度ベクトルｃ１による対応する濃度ｃｉ１で表した。一般に、Ｎ個の波長λ１、…、λＮに対して、Ｎ個の較正試料及び測定値が必要とされる。フィンガープリント行列Ｆは、各基準吸光度ベクトルＡ１、…、ＡＮの係数をフィンガープリント行列Ｆの対応する列の係数として設定することによって、１組の基準吸光度ベクトルＡ１、…、ＡＮを使用して定義される：
【数１０】
2019529920.tif 000012
【０２１１】
フィンガープリント行列Ｆのエントリは、図４５及び図４６に関して説明したように推定された吸光度フィンガープリント値を構成し得る。しかしながら、エントリは、吸光度フィンガープリント値である必要はなく、一般に、フィンガープリント行列Ｆのエントリは、任意の好適な方法に従って測定又は得られた吸光度値であり得る。対応する較正濃度ベクトルｃ１、…、ｃＮは、較正行列Ｃの列として設定され得る：
【数１１】
2019529920.tif 000013
【０２１２】
フィンガープリント行列Ｆ及び較正行列Ｃは、以下の式に従って関係付けられる：
【数１２】
2019529920.tif 000014
【０２１３】
行列Ｍの係数Ｍｉｊは、Ｍ＝ＦＣ−１として計算することができ、逆行列Ｍ−１の係数は、Ｍ−１＝ＣＦ−１として計算することができる。したがって、濃度ベクトルｃによって表される１組の未知の濃度ｃｉは、以下の吸光度ベクトルＡによって表される測定吸光度値Ａ（λｎ）のための逆畳み込み行列（逆混合行列とも呼ばれる）としてＣＦ−１を使用して復元され得る：
【数１３】
2019529920.tif 000015
【０２１４】
このようにして、対応するＮ組の発光体から放出されるＮ個の波長λ１、…、λＮにおける吸光度値Ａ（λ１）、…、Ａ（λＮ）の測定値から、Ｎ−１個の分析物の１組の未知の濃度ｃ１、…、ｃＮ−１を再構築され得る。吸光度値Ａ（λ１）、…、Ａ（λＮ）は、図４５及び図４６に関して説明したように得られた吸光度フィンガープリント値の形態であり得るか、又は任意の他の好適な方法を使用して得られる又は推定される吸光度値であり得る。
【０２１５】
例えば数ｃｍ−３の単位での、各分析物の実際の物理的濃度又は数密度は、試料受容部８を通る経路長及び基準波長（例えば、第１の波長λ１）におけるｉ番目の分析物の減衰係数を用いたＢｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔを使用して再構築濃度ｃ１、…、ｃＮ−１（すなわち、基準波長での吸光度値）から推定することができる。ｉ番目の分析物についての減衰係数が基準波長で分からない場合、係数Ｍｉｊ＝εｊ（λｉ）（逆畳み込み（逆混合）行列を反転してＭ＝ＦＣ−１を得ることによって計算される）を使用して基準波長における濃度（吸光度）ｃｉを、減衰係数が既知の波長における吸光度に変換し得る。
【０２１６】
同様に、ＡＴ＝ｃＴＭＴであるので、代替フィンガープリント行列Ｇは、各基準吸光度ベクトルＡ１、…、ＡＮの係数を代替フィンガープリント行列Ｇの対応する行に対する係数として設定することによって定義され得る：
【数１４】
2019529920.tif 000016
【０２１７】
対応する較正濃度ベクトルｃ１、…、ｃＮは、代替較正行列Ｄの行として設定され得る：
【数１５】
2019529920.tif 000017
【０２１８】
代替フィンガープリント行列Ｇ及び代替較正行列Ｄは、以下の式に従って関係付けられる：
【数１６】
2019529920.tif 000018
【０２１９】
したがって、濃度ベクトルｃによって表される１組の未知の濃度ｃｉは、以下に従って、吸光度ベクトルＡＴによって表される測定吸光度Ａ（λｎ）のための逆畳み込み行列としてＧ−１Ｄを使用して同等に復元され得る：
【数１７】
2019529920.tif 000019
【０２２０】
各分析物は、照明波長λ１、…、λＮのうちの１つに対応する吸光度ピークを有することが好ましい。Ｎ−１種類の分析物に対応する吸光度ピークが実質的に重ならないようにすることが好ましい。分析物の吸光度スペクトルがあまりにも類似している場合、これは、分析物濃度ｃｉを決定する際のエラーにつながる可能性がある。実際には、分析物の数は、スペクトルの識別性によって制限され得る。
【０２２１】
いくつかの実施例では、単一の基準較正値、例えばＡ１（λ１）に関して吸光度値を正規化することが便利であり得る。例えば、Ａ１（λ１）に対する正規化では、正規化フィンガープリント行列Ｆｎは、以下のように表し得る：
【数１８】
2019529920.tif 000020
【０２２２】
式６〜１３及び式１０ｂ〜１３ｂのそれぞれは、吸光度及び濃度値が基準較正値、例えばＡ１（λ１）に対する割合として表現されることを可能にするために、このように正規化され得る。
【０２２３】
濃度及び較正行列値の決定
既知の濃度ｃｉを有するＮ−１個の異なる分析物の純粋な（又は実質的に純粋な）試料が、例えば多孔質ストリップ１９に支持された基準条件での試験に利用可能である場合、較正は、単純化される。較正試料のうちの１つは、バックグラウンド散乱ｓ（λｎ）のみ、例えば多孔質ストリップ１９に対応しなければならない。この場合、基準波長における各分析物についての濃度ｃｉの決定を単純化することができるので、較正行列の決定が単純化される。例えば、Ｎ番目の較正試料がバックグラウンド散乱のみを含む場合、基準波長として第１の波長λ１を使用して、純粋な（又は実質的に純粋な）ｉ番目の分析物を含むｉ番目の較正試料の較正濃度ｃｉ０（１≦ｉ≦Ｎ−１）は、以下のように近似され得る：
【数１９】
2019529920.tif 000021
【０２２４】
式中、Ａｉ（λ１）は、第１の波長におけるｉ番目の分析物の純粋又は実質的に純粋な試料の測定吸光度である。較正行列Ｃは、以下ように書き得る：
【数２０】
2019529920.tif 000022
【０２２５】
式中、ダミー濃度ｃｓ＝ＡＮ（λ１）である。この特別な場合では、逆畳み込み行列ＣＦ−１の計算は、単純化され得る。
【０２２６】
バックグラウンド散乱が非常に低い又は無視できる条件下で、異なる分析物の純粋な（又は実質的に純粋な）試料の吸光度を試験し得る場合、較正行列Ｃ及び逆畳み込み行列ＣＦ−１の計算をさらに単純化し得る。これらの最適条件下では、較正行列は、対角線上にあり、基準濃度値は、基準波長で測定吸光度値に直接設定することができ得る：
【数２１】
2019529920.tif 000023
【０２２７】
式中、ダミー濃度ｃｓ＝ＡＮ（λ１）である。式１４〜式１６のそれぞれは、前述のように、基準較正吸光度値、例えばＡ１（λ１）に正規化し得る。
【０２２８】
１つの分析物への応用及びバックグラウンド散乱
Ｎ個の照明波長を使用してＮ−１個の分析物に対する光学密度を抽出する方法は、第１及び第２の波長λ１、λ２、すなわちＡ１（ｘ）−Ａ２（ｘ）での順次照明による単一分析物に対する以前の適用結果を検証するために適用され得る。
【０２２９】
青色染料濃度プロファイル１０９が全ての位置でゼロに等しい場合に、図３７〜図４０を参照して前述したモデルを使用してシミュレーションを実施した。得られた模擬ＯＰＤ信号１１２ｂ、１１４ｂ、及び模擬吸光度プロファイルは、図４１、４２、及び４４に示す通りである。濃度値は、吸光度フィンガープリント値に対応して選択し、緑色ＯＬＥＤに対応する値を基準値として取得した。光学密度ＯＤ＝１を有する金ナノ粒子に対応する第１の模擬較正試料は、濃度ベクトルｃＡｕＴ＝（１，０）によって、本方法において表し得、対応する吸光度ベクトルは、ＡＡｕＴ＝（１，０．０２）である。関連する吸光度値は、図４５及び図４６を参照して前述したように吸光度フィンガープリント値として得られた。ニトロセルロースストリップの形態のブランクの多孔質ストリップ１９に対応する第２の模擬較正試料は、この方法では吸光度ベクトルＡＮＣＴ＝（０．０１，０．０１）で表し得、したがってダミー濃度ｃｓ＝０．０１及び対応する濃度ベクトルは、ｃＮＣＴ＝（０，０．０１）である。関連する吸光度値は、図４５及び図４６を参照して前述したように吸光度フィンガープリント値として得られた。したがって、緑色ＯＬＥＤ波長範囲（図３７参照）を基準として、式１１、１２、及び１７による較正行列Ｃ及びフィンガープリント行列Ｆは、以下のように書き得る：
【数２２】
2019529920.tif 000024
【０２３０】
式１４の逆畳み込み（逆混合）行列ＣＦ−１は、フィンガープリント行列Ｆを反転することによって計算し得る：
【数２３】
2019529920.tif 000025
【０２３１】
逆畳み込み（逆混合）行列ＣＦ−１を式１４に代入すると、以下が生じる：
【数２４】
2019529920.tif 000026
したがって、この実施例では、ＯＤでの吸光度に関して表される金ナノ粒子の濃度ｃＡｕは、ｃＡｕ＝１．０２（Ａｇｒｅｅｎ−ＡＮＩＲ）として与えられ、これは本質的に上記と同じ結果である。
【０２３２】
１つの分析物への適用及び有色染料によるバックグラウンド散乱
また、青色染料濃度プロファイル１０９が図３９に示す通りである場合には、図３７〜図４０を参照して前述したモデルを使用してシミュレーションを実施した。得られた模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４を図４０に示す。参照として緑色ＬＥＤ放出波長を使用して濃度値を吸光度値として選択した。
【０２３３】
図４７も参照すると、模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４に基づいて得られた吸光度値に単純な２色法を適用すると、緑色及びＮＩＲ模擬ＯＰＤ信号１１２、１１４のみが考慮されるとき、金ナノ粒子による吸光度の決定が不正確になる。
【０２３４】
総合計吸光度１２３は、実線で表されている。推定金ナノ粒子濃度１２４は、点線で表されている。ニトロセルロースストリップ１２５からの推定バックグラウンド散乱は、破線で表されている。
【０２３５】
特に、青色染料の存在は、推定金ナノ粒子濃度１２４に誤差をもたらす。特に、金ナノ粒子の位置周辺のベースライン吸光度は、青色染料の吸光度によって歪められる。問題は、濃度値に３つの未知数、すなわち、金ナノ粒子濃度ｃＡｕ、青色染料濃度ｃｄｙｅ、及びニトロセルロースストリップからのバックグラウンド散乱ｃＮＣが存在することである。緑色及び近赤外線のＯＬＥＤを使用すると、測定は、２つしか存在しない。解決策は、波長範囲の数を３つに増やすことである。
【０２３６】
３つの模擬ＯＰＤ信号１１２、１１３、１１４の全てが利用される場合には、逆畳み込み（逆混合）行列法が適用され得る。ＯＤ＝１の光学密度を有する金ナノ粒子に対応する第１の模擬較正試料は、濃度ベクトルｃＡｕＴ＝（１，０，０）（ｃＡｕ，ｃｄｙｅ，ｃＮＣ）及び対応する吸光度ベクトルによって、本方法において表し得、対応する吸光度ベクトルは、ＡＡｕＴ＝（１，０．１７，０．０２）（緑、赤、ＮＩＲ）である。関連する吸光度値は、図４５及び４６を参照して上記に記載されたものと類似の方法に従って吸光度フィンガープリント値として得られた。青色染料に対応する第２の模擬較正試料は、濃度ベクトルｃｄｙｅＴ＝（０，０．０２４，０）によって、本方法において表し得、対応する吸光度ベクトルは、ＡＡｕｔ＝（０．０２４，０．８９，０）である。関連する吸光度値は、図４５及び４６を参照して上記に記載されたものと類似の方法に従って吸光度フィンガープリント値として得られた。ブランクの多孔質ストリップに対応する第３の模擬較正試料は、ＡＮＣＴ＝（０．０１，０．０１，０．０１）の吸光度ベクトルを有するので、ダミー濃度ｃｓ＝０．０１及び対応する濃度ベクトルは、ｃＮＣＴ＝（０，０，０．０１）である。関連する吸光度値は、図４５及び４６を参照して上記に記載されたものと類似の方法に従って吸光度フィンガープリント値として得られた。したがって、緑色波長を基準波長とすると、式１１、１２、及び１７による較正行列Ｃ及びフィンガープリント行列Ｆは、以下のように書き得る：
【数２５】
2019529920.tif 000027
【０２３７】
式１４の逆畳み込み（逆混合）行列ＣＦ−１は、フィンガープリント行列Ｆを反転することによって計算し得る：
【数２６】
2019529920.tif 000028
【０２３８】
逆畳み込み（逆混合）行列ＣＦ−１を式１４に代入すると、以下が生じる：
【数２７】
2019529920.tif 000029
したがって、この実施例では、ＯＤにおける吸光度に関して表される金ナノ粒子の濃度ｃＡｕは、ｃＡｕ＝１．０２５Ａｇｒｅｅｎ−０．０２８Ａｒｅｄ−０．９９７ＡＮＩＲとして与えられる。
【０２３９】
図４８も参照すると、総合計吸光度１２３が実線で表されている。推定金ナノ粒子濃度１２４は、点線で表されている。ニトロセルロースストリップ１２５からの推定バックグラウンド散乱は、破線で表されている。青色染料１２６の推定濃度は、鎖線で表されている。
【０２４０】
３つの異なる波長（緑色、赤色、及びＮＩＲ）で連続測定法を適用すると、金ナノ粒子、青色染料、及びニトロセルロースストリップによる吸光度の明確な分離が可能になると予想されることが分かる。特に、推定金ナノ粒子濃度１２４と推定濃度の青色染料１２６とは分離可能であると予想される。
【０２４１】
上述した逆畳み込み（逆混合）方法は、分析試験装置１の制御装置２７によって行われ得る。
【０２４２】
櫛形ＬＥＤアレイ
例えば、第１及び第２の発光体２、３が互いの上に積み重ねられている（図２５及び２６参照）、又は複数の第１及び第２の発光体２、３が、第１及び第２の発光体２、３を「チェス盤」パターン（図２７）で交互に並べたアレイ状に配列されているＬＥＤアレイ６０について説明した。しかしながら、ＬＥＤアレイ６０の他の配列も使用され得る。
【０２４３】
例えば、図４９も参照すると、ＬＥＤアレイ６０の第３の例が示されている。第１の発光体２は、互いに平行に配列され、第２の発光体３の複数の突出部１２８と互いにかみ合う複数の突出部１２７を含む。第１の発光体２の突出部１２７は、バックボーンセグメント１２９によって単一の発光体２を形成するように接合されている。同様に、第２の発光体３の突出部１２８は、バックボーンセグメント１３０によって単一の発光体３を形成するように接合されている。ＬＥＤアレイ６０は、そのような互いにかみ合った第１及び第２の発光体２、３の１又はそれ以上の対を含み得る。突出部１２７、１２８の数は、限定されない。第１の発光体２の突出部１２７の数は、第２の発光体３の突出部１２８の数と等しい必要はない。ＬＥＤアレイ６０は、突出部１２７、１２８のみが対象領域と重なり合い、バックボーンセグメント１２９、１３０が対象領域と重ならないように配列されてもよい。突出部１２７、１２８は、対応するバックボーンセグメント１２９、１３０から垂直に延在する必要はない。
【０２４４】
互いにかみ合った第１及び第２の発光体２、３の代替の配列（図示せず）では、突出部１２７、１２８は、対応するバックボーンセグメント１２９、１３０の２つの側面から延在し得る。バックボーンセグメント１２９、１３０の両側から延在する突出部１２７、１２８は、互いに反対側に配列されていてもいなくてもよい。バックボーンセグメント１２９、１３０の一方の側から延在する突出部１２７、１２８は、同じバックボーンセグメント１２９、１３０の反対側から延在する突出部１２７、１２８と平行に延在する必要はない。
【０２４５】
２色櫛形ＬＥＤアレイは、透過率測定には特にコンパクトであり得るが、反射率測定にも使用され得る。
【０２４６】
第１、第２、及び第３の発光体２、３、９８の形態のサブピクセルを有するピクセル９９を含むＬＥＤアレイ６０が説明されている（図３６Ａ）。
【０２４７】
図５０も参照すると、第１、第２、及び第３の発光体２、３、９８は、ＬＥＤアレイ６０の第４の例において互いにかみ合わされてもよい。
【０２４８】
第１の発光体２は、互いに平行に配列され、第２の発光体３の複数の第１の突出部１２８ａと互いにかみ合う複数の突出部１２７を含む。第１の発光体２の突出部１２７は、バックボーンセグメント１２９によって単一の発光体２を形成するように接合されている。同様に、第２の発光体３の第１の突出部１２８ａは、バックボーンセグメント１３０によって単一のエミッタ３を形成するように接合されている。第１の発光体３とは異なり、光第２のエミッタ３はまた、バックボーンセグメント１３０の反対側の縁から第１の突出部１２８ａまで延在し、第３の発光体９８の多数の突出部１３１と互いにかみ合う第２の突出部１２８ｂを含む。第３の発光体９８の突出部１３１は、バックボーンセグメント１３２によって単一の発光体９８を形成するように接合されている。第１、第２、及び第３の発光体２、３、９８の間の同等の放出領域を維持するために、第２の発光体３の突出部１２８ａ、１８２ｂの幅は、第１及び第３の発光体２、９８の突出部１２７、１３１より相対的に小さくてもよい。例えば、突出部１２７、１２８、１３１が第１の方向ｘにそれぞれのバックボーンセグメント１２９、１３０、１３２から延在する場合、第２の方向ｙにおける第２の発光体３の突出部１２８ａ、１８２ｂの幅は、第２の方向ｙにおける第１及び第３の発光体２、９８の突出部１２７、１３１の対応する幅よりも小さくてもよい。
【０２４９】
第２の発光体３は、第１の発光体２と第３の発光体９８との間に配置される必要はない。あるいは、第１の発光体２又は第３の発光体９８のいずれかが、３色櫛形ＬＥＤアレイ６０の中心要素を提供するように配列されてもよい。ＬＥＤアレイ６０は、そのような互いにかみ合った第１、第２、及び第３の発光体２、３の１又はそれ以上のトリプレットを含み得る。突出部１２７、１２８、１３１の数は、限定されない。
【０２５０】
３色櫛形ＬＥＤアレイは、透過率測定には特にコンパクトであり得るが、反射率測定にも使用され得る。
【０２５１】
特許請求の範囲は、この出願において特定の特徴の組み合わせに対して定式化されているが、本発明の開示の範囲は、本明細書に明示的若しくは黙示的に開示されている任意の新規な特徴、又は任意の新規な特徴の組み合わせ、又はその任意の一般化も含み、いずれにせよ、それが任意の請求項において現在請求されているのと同じ発明に関連し、それが本発明と同じ技術的問題のいずれか又は全てを軽減することを理解すべきである。出願人は、本出願又はそれから派生する任意のさらなる出願の審査中に、そのような特徴及び／又はそのような特徴の組み合わせに対して新しい請求項が定式化され得ることをここに通知する。
【図１】
2019529920.tif 000030
【図２】
2019529920.tif 000031
【図３】
2019529920.tif 000032
【図４】
2019529920.tif 000033
【図５】
2019529920.tif 000034
【図６】
2019529920.tif 000035
【図７】
2019529920.tif 000036
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【国際調査報告】
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